Gyvybės atsiradimas Žemėje – viena didžiausių paslapčių, apipintų gausybe mitų, legendų ir pasakojimų. Kodėl Žemėje egzistuoja gyvybė? Ar tik Žemės planetoje? Kaip ji atsirado? Gal ją sukūrė Kūrėjas, o gal su meteoritais atskriejo iš kitų planetų? Kaip ta gyvybė vystėsi Žemėje? Kodėl tokia didelė organizmų įvairovė?
Šias paslaptis bandė atskleisti ir paaiškinti dar prieš kelis tūkstančius metų gyvenę filosofai. Gyvybės kilmės istorija tiriama iki šiol. Mokslininkai kuria įvairias gyvybės kilmės hipotezes. Jas bando įrodyti stebėdami aplinką, rinkdami Žemėje egzistavusių organizmų liekanas ir jas tirdami, atlikdami įvairius eksperimentus. Rasti įrodymai ir eksperimentų rezultatai padeda mokslininkams paaiškinti gyvybės kilmės Žemėje paslaptis.
Atidžiai skaitydami šį skyrių, analizuodami pateiktą informaciją, mokydamiesi naujų sąvokų, atlikdami praktines veiklas, klausdami ir ieškodami informacijos, sužinosite apie gyvybės kilmę ir raidą Žemėje.
Evoliucija
Sąvokos: evoliùcija, fizinė evoliùcija, chèminė evoliùcija, biològinė evoliùcija.
Evoliucija
Kaip susiformavo Žemė? Iš kur ir kaip atsirado gyvybė Žemėje? Šie klausimai rūpėjo mūsų protėviams, rūpi ir mums.
Ar žinote, kaip galaktikoje susiformavo Žemės planeta? O kaip joje atsirado gyvybė? Atsakymus sužinosite nagrinėdami evoliucijos teoriją.
Šioje temoje jūs:
- sužinosite, kas yra evoliucija;
- aptarsite fizinės, cheminės ir biologinės evoliucijos raidą;
- nagrinėsite biologinės evoliucijos etapus.
Evoliucijos pradžia
Žemės, kaip planetos, susiformavimas ir raida, taip pat gyvųjų organizmų atsiradimas ir vystymasis Žemėje vadinamas evoliùcija. Išskiriami trys laikotarpiai:
- fizinė evoliucija – susiformavo Žemės planeta;
- cheminė evoliucija – atsirado pirmosios organinių junginių molekulės;
- biologinė evoliucija – susiformavo gyvybė Žemėje.
Žemės ir kitų Saulės sistemos planetų formavimasis vadinamas fizine evoliùcija. Manoma, kad Žemė susiformavo prieš maždaug 4,6 mlrd. metų iš kosminėje erdvėje besisukančio dujų ir dulkių debesies. Šiai medžiagų masei sukantis ir tankėjant, susiformavo Žemės planeta (3.1.1 pav.). Iš pradžių planeta buvo karšta. Ilgainiui sunkios medžiagos (geležis, nikelis) ir jų junginiai grimzdo gilyn, o lengvesnės medžiagos kilo į viršų – susidarė sluoksniuota vidinė Žemės struktūra. Paviršius greitai vėso, susiformavo kieta pluta. Iš įkaitusio Žemės rutulio skyrėsi dujos ir vandens garai. Taip formavosi Žemę gaubiantis dujų sluoksnis – atmosfera. Atvėsę vandens garai virto vandeniu ir kaupėsi Žemės įdubose – susiformavo jūros ir vandenynai (3.1.2 pav.). Iš vandenyno kyšojo tik pirmosios būsimų žemynų salelės. Tuometėje Žemėje ramu nebuvo: ją nuolat talžė žaibai, iš gelmių veržėsi ugnikalniai, paviršių veikė Saulės skleidžiama radiacija. Žemė dažnai susidurdavo su kometomis ir asteroidais.
Didžiausią besiformuojančios Žemės atmosferos dalį sudarė vandens garai, nes nuo vandenyno intensyviai garavo. Taip pat joje buvo azoto, anglies dioksido ir monoksido, nedaug vandenilio ir kitų dujų (3.1.3 pav.). Gyvybei atsirasti labai svarbu buvo tai, kad pirmykštėje atmosferoje nebuvo deguonies. Jis būtų jungęsis su ką tik susidariusiais organiniais junginiais ir juos skaidęs. Tokioje aplinkoje galėjo atsirasti gyvybė.
Pirmųjų organinių junginių molekulių susidarymas Žemėje – tai chèminės evoliùcijos laikotarpis. Prieš maždaug 4 mlrd. metų mūsų planetoje susiklosčiusios sąlygos – atmosferos cheminė sudėtis, aplinkos temperatūra, žaibų išlydis, vanduo – lėmė, kad iš paprastų neorganinių junginių susidarė pirmosios organinių junginių molekulės – gyvybės medžiaga (3.1.4 pav.). Žemės atmosferoje esančios medžiagos ištirpo vandenyne ir sudarė paprastus cheminius junginius. Veikiami įvairių išorės veiksnių, tai yra žaibų, ugnikalnių skleidžiamo karščio, Saulės spinduliuojamos radiacijos, jie jungėsi į sudėtingesnės sandaros organinius junginius. Tai buvo tolesnio gyvybės vystymosi pradžia.
Kas įvyko Žemėje atsiradus gyvybei?
Praėjo milijardai metų, kol iš organinių junginių molekulių susiformavo primityviosios ląstelės. Šias ląsteles jau galima vadinti pirmąja gyvybe Žemėje, nes jos gebėjo daugintis (prisiminkite ląstelių mitozę). Taip atsirado ir vandenyne išplito pirmieji vienaląsčiai organizmai – tai biològinės evoliùcijos pradžia Žemėje.
Mokslininkų manymu, pirmųjų vienaląsčių organizmų sandara buvo panaši į dabartinių bakterijų. Juos gaubė membrana, bet viduje nebuvo nei branduolio, nei daugelio organelių. Jie susiformavo gerokai vėliau. Pirmosios ląstelės susidarė vandenyje, nes tirpaluose greičiau vyksta cheminės reakcijos. Nuo Saulės skleidžiamų ultravioletinių spindulių jas saugojo vandens sluoksnis. Išskiriami trys biologinės evoliucijos raidos etapai:
- Vartotojų klestėjimo laikotarpis. Pirmieji gyvieji organizmai buvo vartotojai. Jie mito organinių junginių molekulėmis ir iš jų gaudavo energijos.
- Atsirado gamintojai. Po kurio laiko vartotojams pradėjo stigti maisto, nes organinių junginių molekulės susidarydavo lėčiau, nei daugindavosi vartotojai. Vartotojai turėjo prisitaikyti arba išnykti. Tuo metu ir atsirado gamintojai, kurie maistą gaminosi vykdydami fotosintezę, į aplinką išskirdami deguonį.
- Atmosferoje susidarė dujinis deguonis. Iš deguonies molekulių susiformavo ozono sluoksnis, saugantis Žemę nuo ultravioletinių spindulių. Naujos organizmų rūšys gebėjo kvėpuoti atmosferoje esančiu deguonimi, todėl pradėjo gyventi ne tik vandenyje, bet ir sausumoje.
Žemėje susiformavo gyvybės evoliucijai palankios sąlygos. Tiek vandenyje paplitę organizmai, tiek pirmieji sausumos gyventojai sparčiai keitėsi – radosi naujos organizmų rūšys, prisitaikiusios gyventi įvairiomis aplinkos sąlygomis.
Biologinė evoliucija vyksta nuolat, nes keičiantis aplinkos sąlygoms mažiau prisitaikiusios rūšys nyksta, o vietoje jų atsiranda naujų.
Klausimai ir užduotys
- Nurodykite, kas yra evoliucija.
- Išvardykite pagrindinius evoliucijos Žemėje etapus.
- Apibūdinkite, kaip vyko cheminė evoliucija Žemėje. Koks šio evoliucijos laikotarpio rezultatas?
- Paaiškinkite, kodėl dabar iš neorganinių junginių negali susidaryti organiniai.
- Pasvarstykite, kodėl pirmosios ląstelės negalėjo susiformuoti sausumoje.
- Nurodykite, kurie organizmai sukėlė didelių pokyčių savo gyvenamojoje aplinkoje ir pakeitė evoliucijos eigą.
Praktinė veikla
Nubraižykite laiko juostą „Evoliucijos eiga Žemėje“.
Visą Žemės gyvavimo ciklą įsivaizduokite kaip vieną dieną. Štai svarbūs dienos įvykiai:
- vidurnaktį susiformuoja Žemė;
- 4.10 val. atsiranda pirmieji mikroorganizmai;
- 21.00 val. išsivysto pirmieji stuburiniai;
- 22.45 val. pirmieji dinozaurai paplinta Žemėje;
- šiuolaikiniai žmonės atsiranda likus maždaug 4 sekundėms iki vidurnakčio. (Žmogaus gyvenimo trukmė būtų tik tūkstantoji sekundės dalis!)
Apibendrinimas
- Evoliucija – tai Žemės ir joje egzistuojančių gyvųjų organizmų atsiradimas ir raida. Evoliucijos eiga skirstoma į tris laikotarpius: fizinę, cheminę ir biologinę evoliuciją.
- Per fizinę evoliuciją susiformavo Žemė ir kitos Saulės sistemos planetos. Vykstant cheminei evoliucijai, vandenyne iš neorganinių junginių susidarė pirmosios organinių junginių molekulės.
- Biologinė evoliucija – tai gyvųjų organizmų atsiradimas Žemėje ir jų raida iki šių dienų.
- Pirmoji gyvybė galėjo vystytis tik vandenyje, nes Žemę gaubiančią atmosferą sudarė įvairios nuodingosios dujos, nebuvo deguonies ir patekdavo daug ultravioletinių spindulių.
- Gyvybė pradėjo gyventi ir evoliucionuoti sausumoje tik tada, kai atmosferoje atsirado deguonies ir susidarė ultravioletinius spindulius atspindintis ozono sluoksnis.
- Paslaugą teikia UAB "Biznio mašinų kompanija" ir "Star Cloud OÜ"