Смысл
цвета текста:
Наиболее
важные
выводы
/*
Комментарии
*/
Гиперссылки
Условия,
в которых
появилась
жизнь на Земле
В
период раннего
архея (около
3.5- 4
миллиардов
лет назад), к
которому
относятся
самые ранние
свидетельства
существования
жизни на
Земле,
окружающая
среда радикально
отличалась
от нынешней.
Состав
атмосферы
·
Почти
полностью
отсутствовал
кислород
·
Содержание
обладающих
сравнительно
лёгкими
молекулами,
а,
следовательно,
и большим
коэффициентом
диффузии сильных
восстановителей
– водорода
и метана,
а также
инертного
газа гелия
в нижних
слоях было,
как и в
настоящее
время, ничтожно
малым, т.к. они
интенсивно
диффундировали
в экзосферу
·
В
результате
диффузии и
установления
химического
равновесия в
нижних слоях
остались
преимущественно
вещества, атомы
которых связаны
прочными
высокоэнергетическими
связями - азот, углекислый
газ и,
возможно,
сероводород,
а также
наиболее тяжёлые
инертные
газы.
Состояние
суши
Состав воды
/* Солёность
морской воды
– результат
накопления
минералов,
содержащихся
в речном стоке.
Растворённые
минералы в
речном стоке
появляются в
результате
выщелачивания
осадочных
пород,
которое ко времени
архея ещё не
успело
пройти.*/
Ни
один из
минералов не
содержит
полного набора
биогенных
элементов, а
некоторые биогенные
элементы
встречаются
в земной коре
и в космической
пыли очень
редко →
Особенности
теплообмена,
связанные с
парниковым
эффектом
В
поступлении
тепла в
атмосферу
важную роль
играл
независящий
от широты и
сезона теплоприток
из глубоких
слоёв
литосферы,
который был
тогда в 3-4 раза
больше, чем в
настоящее
время.
Высокое
содержание
углекислого
газа в атмосфере
создавало парниковый
эффект, делавший
невозможной
лучистую
теплоотдачу,
составляющую
сейчас
значительную
часть уходящего
от
поверхности
Земли тепла.
/*
Столь же
полно
представлен
парниковый
эффект в наши
дни на
Венере,
атмосфера
которой
состоит в
основном из углекислого
газа*/.
Существенно
худшие, чем в
настоящее
время,
условия
теплоотдачи
при бόльшем или
приблизительно
том же
теплопритоке
должны были
привести к
более
высокой
равновесной
температуре
атмосферы, существенному
увеличению
интенсивности
испарения влаги
и абсолютной
влажности
воздуха, что
ещё больше
усиливало
парниковый
эффект.
Увеличение
интенсивности
испарения вело к
образованию
мощного
облачного
покрова и
гораздо
большему, чем
теперь,
количеству
осадков.
/*
Похожая
картина
наблюдается
сейчас на Венере,
но из-за
недостаточного
количества
воды капли
дождя там
испаряются,
не долетев до
поверхности
планеты, а
равновесная
температура
поверхности
оказывается
на 400-500 К выше,
чем имеющая
место на
Земле.*/
Глобальный
характер
климата
/*
В тропосфере
связанные с
испарением
воды в
послеполуденное
время
восходящие
потоки,
сменялись в
послеполуночное
время нисходящими
потоками,
связанными с
выпадением
дождя.
В
стратосфере
постоянно
дули в
широтном направлении
ветры,
замыкающие
циркуляционный
контур.
Описанная
картина
близка к
наблюдаемой
сейчас на
Венере.*/
////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
Доступность
биогенных
элементов для
первых живых
организмов
Среди
первых живых
организмов
были автотрофы,
которые
получали
атомы всех биогенных
элементов
из неживой
природы.
Кислород,
углерод,
водород и
азот
содержались
тогда и
содержатся
теперь в
окружающей
среде в виде
очень
прочных
соединений
СО2, Н2О и N2,
любые
химические
превращения
которых требуют
значительных
затрат
энергии и участия
катализаторов.
Атомы
минеральных
биогенных
элементов либо
прочно
адсорбированы
на поверхности,
либо входят в
состав
кристаллов нерастворимых
или плохо
растворимых
в воде
минералов.
/* Все
хорошо
растворимые
вещества
быстро выщелачиваются
и уходят с
дождевым
стоком.*/
Для
извлечения
минеральных
биогенных элементов
должна
быть
затрачена
значительная
энергия и
использованы
специфические
катализаторы.
Необходимость
использования
живыми
организмами
энергии
электромагнитной
радиации
Некоторые
природные
минералы
содержат вещества,
обладающие
восстановительным
потенциалом,
т.е.
способные
вступать в
сопровождающуюся
выделением
энергии
реакцию с
окислителем.
Для
протекания
реакции окисления
минерала
нужно
обязательно иметь
окислитель,
а также, чаще
всего, катализатор
для
понижения
активационного
барьера.
Энергия,
выделяющаяся
в реакции
окисления, должна
быть
превращена в
химическую
энергию,
пригодную
для
использования
в живых клетках,
до
перехода в
тепло.
/*В
механическую
и другие
формы
энергии может
быть
преобразована
только часть
тепловой
энергии,
определяемая
фактором
Карно
(отношением разности
температур
нагревателя
и холодильника
к
температуре
нагревателя).
В живом
организме, где
перепад
температур
между
наиболее нагретой
и наиболее
холодной
частями
настолько
мал, что
фактор Карно
не может быть
больше долей
процента, практически
невозможно
преобразование
тепла в
другие виды
энергии. */
Поскольку
в раннем
архее в
атмосфере не
было ни
кислорода, ни
каких-либо
других окислителей,
энергия,
выделяющаяся
при
окислении
неорганических
соединений,
была недоступна
для живых
организмов,
обитавших в
интактной
природной
среде, но могла стать
доступной при
одновременном
наличии:
////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
Проблемы,
связанные с
использованием
энергии
электромагнитной
радиации
В неживой
природе энергия
солнечного
излучения
поглощается
атомами
вещества,
причём часть
поглощённой
энергии
тратится на
увеличение
энергии
теплового
движения, а
остальная
часть – на
перевод
электронов
на более
высокий энергетический
уровень.
После ряда
переизлучений
и
столкновний
частиц
вещества друг
с другом в
системе
устанавливается
термодинамическое
равновесие, а
вся
поглощённая
солнечная
энергия
переходит в
тепло.
Единственный
возможный
способ
использования
солнечной
энергии
живыми
организмами – происходящее
до
установления
теплового равновесия
преобразование
энергии
солнечного
излучения в
другие
пригодные
для
дальнейшего использования
виды.
Энергия,
полученная в
результате преобразования,
может использоваться
живым
организмом в
разное время
и в разных
местах, и,
следовательно,
должна
запасаться в
мобильных
аккумуляторах.
/* В
современных
солнечных
батареях
энергия
солнечного
излучения
непосредственно
преобразуется
в электрическую,
т.е позволяет
создавать и
поддерживать
электрический
ток, а для
аккумулирования
этой энергии
нужны дальнейшие
преобразования.
В имевшем
место в
раннем архее условиях
сплошной
облачности
солнечные
батареи дают
ничтожно
малый выход,
так что с
учётом неизбежных
потерь аккумулирование
полученной в
этих условиях
электрической
энергии
практически
невозможно.*/
Дата
последнего
обновления: 28.02.08