Адаптации растений и животных к жизни в горах: Большое значение для жизни организмов в горах имеют степень расчленения, крутизна и экспозиционные различия склонов...
Биохимия спиртового брожения: Основу технологии получения пива составляет спиртовое брожение, - при котором сахар превращается...
Топ:
Проблема типологии научных революций: Глобальные научные революции и типы научной рациональности...
Марксистская теория происхождения государства: По мнению Маркса и Энгельса, в основе развития общества, происходящих в нем изменений лежит...
Определение места расположения распределительного центра: Фирма реализует продукцию на рынках сбыта и имеет постоянных поставщиков в разных регионах. Увеличение объема продаж...
Интересное:
Что нужно делать при лейкемии: Прежде всего, необходимо выяснить, не страдаете ли вы каким-либо душевным недугом...
Мероприятия для защиты от морозного пучения грунтов: Инженерная защита от морозного (криогенного) пучения грунтов необходима для легких малоэтажных зданий и других сооружений...
Как мы говорим и как мы слушаем: общение можно сравнить с огромным зонтиком, под которым скрыто все...
Дисциплины:
2018-01-30 | 155 |
5.00
из
|
Заказать работу |
|
|
План
1. Этапы становления биосферы.
2. Эволюция живого.
3. Микробное сообщество.
Методические указания
Этапы становления биосферы сейчас выяснены в общих чертах геологами и палеонтологами для 3.8 млрд. лет истории Земли, на протяжении которых прослежена геологическая осадочная летопись. В этих временных рамках можно выделить три этапа:
• прокариотная биосфера до неопротерозойской революции (около 1 млрд. лет назад);
• протисты и нетканевые организмы до начала фанерозоя с вендом как переходным периодом и комбинаторным множеством биоразнообразия протист, обусловленным симбиогенезом (1-0.8 млрд. лет назад);
• тканевые организмы фанерозоя (0.6 млрд. лет назад), появление наземной растительности в конце силура - девоне (около 350 млн. лет назад), когда начинает господствовать монофилетический принцип развития биоразнообразия с ветвями растений, грибов, животных.
В геологической летописи обнаружено резкое изменение состояния литосферы и поверхностных оболочек Земли около 2 млрд. лет назад. Оно отмечено образованием красноцветных пород, свидетельствующих о появлении кислорода в атмосфере, прекращением железорудной эпохи и, судя по фракционированию изотопов, развитием серного цикла с сульфатредукцией. В этот период биосферно-геосферная система как бы выворачивается наизнанку: вместо кислородных карманов в циано-бактериальных сообществах в условиях аноксической атмосферы формируется кислородная атмосфера с анаэробными карманами в субаквальных условиях - местах потребления кислорода. 2 млрд. лет назад произошла грандиозная перестройка всей геосферно-биосферной системы на основе создания кислородной атмосферы. После этого появилась возможность для развития биосферы современного типа.
|
Тогда на Земле существовало лишь прокариотное сообщество и, следовательно, становление биосферы происходило под действием только бактерий. Все остальные события объясняются модификацией биосферной системы, созданной в период исключительного господства прокариот. Так называемая эволюционная биология, которую нам преподают в школах и вузах, рассматривает последовательность происхождения позвоночных животных и механизмы изменения на основе генетики и полового процесса. Это нечто вторичное и поверхностное по отношению к базовым процессам, обусловленным деятельностью "невидимых".
Согласно традиционным взглядам, выживали наиболее приспособленные и, следовательно, эволюция шла в направлении все большей приспособляемости. При этом эволюция живого рисуется в виде генеалогического дерева, развивающегося от немногих предковых форм, которые должны были бы вымирать как менее приспособленные. На самом деле в природе сейчас сосуществуют представители всех главных групп организмов, последовательно появлявшихся в истории биосферы. Мы можем наблюдать всю "лестницу существ" - от примитивных до самых сложных - и на основе актуалистической палеонтологии реконструировать облик вымерших. Вместо вымирания предшествующей биоты наблюдается ее сохранение, персистентность.
На начальном этапе первичные продуценты - цианобактерии или водоросли - поглощают двуокись углерода и выделяют кислород, образуя биомассу. Далее биомасса переходит в мортмассу с потерей примерно 20% органического углерода при автолизе. Аэробные деструкторы, согласно правилу Виноградского, способны использовать каждое природное вещество, и соответственно для белков, жиров и углеводов имеются сахаро-литический, протеолитический, липолитический пути и микробы-специалисты. Мортмасса представляет собой взвешенное органическое вещество, и чтобы ее могли использовать бактерии, должна быть гидролизована на низкомолекулярные вещества, доступные осмотрофам. В результате на мортмассе образуются физически структурированные группировки бактерий-деструкторов с частичками, наподобие "морского снега" в океане, или на органических остатках в почве.
|
Часть взвешенного органического вещества переходит в анаэробную зону, где действует группировка анаэробных гидролитиков. При этом олигомерные продукты гидролиза частично рассеиваются, их потребляют диссипотрофы, способные к утилизации растворимого органического вещества в низкой концентрации. Анаэробы-бродильщики образуют водород, ацетат и "летучие жирные кислоты", которые перерабатываются специализированными группами организмов. В среде, где отсутствуют внешние окислители, водород и ацетат используются метанообразующими археями. Летучие жирные кислоты разлагаются на ацетат и водород синтрофами. Метан поднимается на поверхность, и его окисление метанотрофами препятствует доступу кислорода в анаэробную зону. В присутствии соединений серы на завершающих этапах метаболизма главенствуют сульфатвосстанавливающие бактерии и бактерии, окисляющие сероводород. В целом метаболизм сообщества аналогичен метаболизму клетки, однако вместо ферментов действуют бактерии со специфическими функциями.
Этой кооперативной системе свойственны термодинамические ограничения. Вся система подчиняется закону Гесса, и пути превращения вещества могут быть различными, но каждая реакция должна давать достаточно энергии для поддержания существования определенного вида микроорганизмов. Энергетический предел соответствует 1/3 энергии, необходимой для образования АТФ. Рассматривая такие кооперативные сообщества из разных мест обитания и сопоставляя функциональную и филогенетическую системы, я пришел к выводу, что тесные трофические отношения осуществляются между парами организмов, филогенетически удаленными друг от друга. Например, археи-метаногены взаимодействуют с бактериями-бродильщиками, клостридии-гидролитики - со спирохетами-диссипотрофами, представляющими самостоятельную филогенетическую ветвь, спирохеты - с протеобактериями-сульфатредукторами. Наиболее разительный пример этого эмпирического правила получили сотрудники Института морской микробиологии в Бремене в 2000 г.: анаэробное окисление метана осуществляется консорциумом археи-метаногена с протеобактерией-сульфатредуктором.
|
Благодаря применению флуоресцентных олигонуклеотидных проб удается обнаружить в сообществах представителей разных филогенетических ветвей бактерий. Их функциональное разнообразие в сообществе необходимо предполагает латеральный перенос генов, в результате которого образовалась комбинаторная морфофизиологическая фенотипическая система бактерий.
Итак, микробное сообщество - главный актор (действующее лицо) природоведческой микробиологии - собирается из филогенетически удаленных видов организмов, а не возникает путем дивергенции и приобретения способностей. Эволюция микробных сообществ - основная движущая сила биогеохимической эволюции биосферы - находится в области недарвиновских представлений. Конкуренция и, возможно, селектогенез действуют внутри функциональных блоков, в то время как свойства, необходимые для вхождения в сообщество, задаются системой более высокого уровня, которая определяет направление естественного отбора. Точно так же для сообщества условия задаются ландшафтом. В результате при исследовании геосферно-биосферной системы приходится двигаться сверху вниз, от общего к частному, а не от элемента к системе, как предлагается в индивидуалистическом подходе, связанном с теорией Рынка. Вот так и формируется недарвиновская область эволюции.
Геосферно-биосферную систему необходимо рассматривать как целостность, задающую функционально значимые свойства своим компонентам. Традиционный путь от индивидуальных изменений к изменению целого оказывается недостаточным и ведет к ложным заключениям.
|
|
Историки об Елизавете Петровне: Елизавета попала между двумя встречными культурными течениями, воспитывалась среди новых европейских веяний и преданий...
Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций...
Семя – орган полового размножения и расселения растений: наружи у семян имеется плотный покров – кожура...
Типы сооружений для обработки осадков: Септиками называются сооружения, в которых одновременно происходят осветление сточной жидкости...
© cyberpedia.su 2017-2024 - Не является автором материалов. Исключительное право сохранено за автором текста.
Если вы не хотите, чтобы данный материал был у нас на сайте, перейдите по ссылке: Нарушение авторских прав. Мы поможем в написании вашей работы!