Роль фотосинтеза и дыхания в эволюции биосферы

1.     Когда запасы водорода истощились и метанообразующие анаэробы потеряли возможность превращать углекислый газ в метан и так вырабатывать энергию, пришлось изобретать новый механизм — возник фотосинтез. Он позволял получать энергию, перерабатывая свет и углекислый газ.

2.     Однако выделение кислорода началось не сразу, поскольку первые фотосинтезирующие бактерии — пурпурные и зеленые — его не продуцировали.

3.     Спустя миллионы лет появились цианобактерии, снабженные современным механизмом фотосинтеза, — они уже выделяли кислород, который начал сгущаться в атмосфере.

4.     Кислород 600–500 миллионов лет назад способствовал формированию озонового слоя — и это стало великолепным подарком для земной жизни! Организмам больше не нужно было прятаться в воде от убийственного ультрафиолета, они начали жить на поверхности воды с перспективой выхода на сушу.

5.     Сформировался и закрепился механизм дыхания. Процесс дыхания предоставил аэробным организмам необходимую энергию. Это подтолкнуло создание многоклеточных, их усложнение и распространение.

6.     С течением времени установилось равновесие между автотрофами и гетеротрофами, состав атмосферы стабилизировался и стал приближаться к тому, в котором мы существуем.

Итак, на различных стадиях эволюции биосферы баланс между синтезом и распадом органических веществ был разным. В начальный период преобладали процессы синтеза, в результате чего из первичной атмосферы были изъяты сероводород, метан, углекислый газ. Одновременно росла концентрация свободного кислорода (которого раньше не было) и достигла современных значений, 21 процента. Наконец около 80–90 миллионов лет назад баланс между синтезом и распадом сделался относительно стабильным.

Стабильность биосферы

1.     Равновесие — чрезвычайно важное свойство биосферы, которая является стабильной, устойчивой природной системой, характеризующейся динамическим равновесным состоянием.

2.     Равновесие уязвимо, оно может нарушаться в результате геологических потрясений, например, землетрясений, извержений и пр. Например, около 70 тысяч лет назад сапиенсы, на тот момент немногочисленные, едва не погибли от последствий извержения вулкана на острове Суматра. Из-за выбросов атмосфера стала непроницаемой для солнечных лучей, первобытные люди страдали от холода и голода, популяция сократилась до 10–20 тысяч человек. Этот период получил название «бутылочное горлышко», то есть самое узкое и опасное место в эволюции. К счастью, биосфера способна к самовосстановлению, сапиенсы выжили и распространились по всей планете (чтобы сейчас агрессивно влиять на биосферу).

3.     Залог стабильности биосферы — беспрерывное поступление энергии Солнца, которая преобразуется организмами-фототрофами в первичное органическое вещество (первопищу), потребляемое далее консументами.

4.     Биосфера также определяется великим биоразнообразием, то есть многообразием живущих в ней организмов, их приспособленностью (адаптациями) к условиям среды, иногда очень сложным.

5.     И еще один важный фактор — разнообразие способов питания обитателей биосферы, что позволяет поддерживать биогенный круговорот веществ.