Роль растений в поддержании природного баланса в биосфере

Эволюция биосферы состоят из следующих трех этапов:
1. Первый этап начался ∼ 3 млрд. лет назад и продолжался до кембрийского периода палеозойской эры. В это время произошло формирование первичной биосферы с биотическим круговоротом веществ.
2. Второй этап начался 0,5 млрд. лет назад с кембрийского периода и продолжался до появления современных людей. В этот период произошло усложнение биотической части биосферы, т.е. многоклеточных организмов.
3. Третий этап начался примерно 40 ‒ 50 тысяч лет тому назад и продолжается в настоящее время. Данный этап связан с появлением человеческого общества.
Первый и второй этапы эволюции биосферы проходили только по биологическим закономерностям, и сходя из этого их называют этапом биогенеза. Поскольку третий период связан с возникновением и развитием человеческого общества, то он называется ноогенез.

Таблица 1‒ Эволюция биосферы и ее основных составляющих
(по Ф. Рамаду, 1981)

Время,
число лет Геологическая эпоха Биосфера Литосфера Гидросфера Атмосфера
5х 109
4.5 х 109 Ранний архей Формирование Солнечной системы. Конденсация океана. Свободный кислород отсутствует
Наиболее древние породы
3х109 Докембрий Первые бактерии Появление кислорода из оксидов железа
2х109 Первые организмы, способные к фотосинтезу Вулканизм Содержание кислорода составляет 1% современного значения.
Быстрый рост фитопланктона Докембрийское оледенение Образование озонового слоя
7х108 Палеозойская эра Появление многоклеточных Содержание кислорода составляет 3–10% современного
5 х 108 –
2,25 х 108 Появление сосудистых растений и насекомых Оледенение Сахары
Образование каменноугольных отложений Увеличение объема океана
108-
7х107 Мезозойская эра Появление млекопитающих Вулканизм Содержание кислорода увеличивается
Появление покрытосеменных растений Отложение мела и гипса в осадочных породах
5х 107 Кайнозойская эра
Эоцен
Олигоцен Появление злаковых Образование бурого угля
Вулканизм
2х107 Миоцен Увеличение видового разнообразия млекопитающих. Процентное содержание кислорода близко к современному
107 Первый примат по линии антропоидов.
Плиоцен Первый из известных человекообразных
106 Четвертичный период Оледенение Уровень моря на 120 м ниже современного Содержание кислорода соответствует современному

Этап биогенеза. Образование биосферы происходило одновременно с появлением живых организмов на Земле. С тем как менялась биосфера, с тем и шло развитие живых организмов. Первые живые организмы были одноклеточными гетеротрофными, анаэробными прокариотами. Накопление энергии у таких организмов происходило в основном в результате гликолиза и брожения. В первичной биосфере было мало органических веществ, что тормозило размножение гетеротрофным прокариотам. В результате естественного отбора возникли автотрофные организмы, способные самостоятельно синтезировать органические вещества из неорганических ‒ первые хемосинтезирующие и фотосинтезирующие бактерии и сине-зеленые водоросли.
По этим причинам в атмосфере происходило уменьшение количества СО2, а содержание кислорода, наоборот, все больше увеличивалось. В верхних слоях атмосферы на высоте от 15 до 25 км под воздействием электрохимических процессов кислород образовал озоновый экран, который защищал живые организмы на Земле от губительного воздействия УФ солнечных и космических лучей. Именно благодаря таким условиям и происходило дальнейшее увеличение численности живых организмов на поверхности морей [2].
Увеличение свободного кислорода в атмосфере, создало такие условия, при которых появились на поверхности Земли организмы и многоклеточные существа, приспособленные к аэробному дыханию кислородом.
Озоновый экран способствовал выходу живых организмов из воды на сушу и распространению по ней. Существует предположение, что первые многоклеточные организмы появились в период, когда содержание кислорода в атмосфере достигло ∼ 3 %, т.е. в начале кембрийского периода, примерно 500 млн. лет назад.
Вырабатывание фотосинтезирующими организмами, которые обитали в морях, избыточного количества кислорода, привело к интенсивному развитию аэробных организмов. В процессе аэробного дыхания при расщеплении веществ выделялось большое количество энергии, а большой запас энергии создавал возможности для еще большего усложнения организмов. Организмы занимали различные среды обитания и широко распространились.
В палеозойской эре жизнь имела широкое распространение не только в водной среде, она выходила также на сушу. Благодаря интенсивному развитию зеленых растений происходило дальнейшее обогащение атмосферы кислородом и большее усложнение организмов.
В середине палеозойской эры установилось равновесие между образованием и расходом кислорода, содержание его в атмосфере достигло 20 %, и это равновесие сохраняется и сейчас.
В результате уравнивания деятельности автотрофов, гетеротрофов и редуцентов, которые принимали непосредственное участие в круговороте веществ, в биосфере сформировалось состояние гомеостаза. Появление человека привело к образованию очень мощного в истории биосферы фактора, который по степени своего воздействия приравнивался к крупным геологическим процессам. Этот фактор (человеческая деятельность) становился причиной нарушения гомеостатического (постоянство, устойчивость) биосферы.
Выводы о том, что биосфера неизбежно превратится в ноосферу, т. е. сферу, где разум человека будет играть доминирующую роль в развитии