Коллектив авторов - Концепции современного естествознания: Шпаргалка

Океаническая кора имеет толщину 8-10 км и состоит из рыхлого осадочного слоя, лежащего на тонком базальтовом основании. Переход от материковой коры к океанической происходит постепенно с увеличением глубины океанического дна. На глубине океана свыше 3,5 км земная кора уже имеет океанический тип.

Ниже базальтового слоя начинается мантия Земли, состоящая из верхней мантии толщиной 800850 км и нижней мантии, толщина которой около 2000 км. Плотность вещества к границе мантии с ядром достигает значения 5,5 г/см3, давление – 1,3 млн атмосфер, температура 2000–250 °C. Мантия состоит преимущественно из тяжелых минералов, богатых кремнием и железом. Под действием высокого давления мантия Земли, несмотря на высокую температуру, находится, вероятно, в кристаллическом состоянии, за исключением нижней части верхней мантии, где влияние температуры сказывается сильнее, чем действие давления. Эту область, находящуюся либо в расплавленном, либо в аморфном состоянии, называют астеносферой. Внешний слой твердой Земли, включающий земную кору и часть верхней мантии, носит название литосферы. Литосфера лежит на астеносфере и расколота примерно на 10 больших плит, по границам которых расположено подавляющее число очагов землетрясений. При появлении трещин в литосфере магма астеносферы изливается под действием высокого давления на поверхность Земли, сопровождая мощные извержения вулканов.

Нижние слои мантии граничат с ядром Земли, которое состоит из двух условно выделяемых частей: внешнее ядро (расположено в слое на глубине от 2900 до 5100 км) и внутреннее ядро, или так называемое субъядро (находится ниже 5100 км). Ядро по массе составляет 34 % от массы Земли. Внешнее ядро состоит из соединения железа с серой (48 %) и окиси железа (52 %) и находится в жидком состоянии с плотностью, изменяющейся с глубиной от 9,5 до 12,3 г/см3. Субъядро состоит из железо-никелевого сплава и находится в твердом состоянии с плотностью 13–14 г/см3 и температурой около 5000 °C в его центре. Несмотря на постоянный отвод тепла к внешним слоям Земли, температура ядра остается высокой. Это обусловлено действием огромных гравитационных сил, приводящих к постепенному сжатию вещества и, как следствие, постоянному выделению энергии (примерно в 4 1020 Ккал/год). Благодаря большому давлению и высокой температуре внутри ядра Земли многие электроны атомов и молекул становятся свободными и, образуя гигантские вихри, формируют магнитное поле планеты.

На ранних этапах эволюции Земли гидросфера на ее поверхности отсутствовала. Вода выделилась из недр Земли в результате ее тектонической активности. Выделение воды и формирование гидросферы продолжается и в настоящее время. Объем воды на Земле 4 млрд лет назад составлял около 20 млн км3. Сейчас общий объем вод гидросферы составляет 1,4 млрд км3, объем воды в земной коре – около 1,3 млрд км3 и объем воды в мантии – около 20 млрд км3. Водные ресурсы в гидросфере распределяются следующим образом: около 94 % – океаны и моря; около 4 % – подземные воды; около 2 % – ледники и постоянные снега; около 0,4 % – поверхностные воды (реки, озера и др.).

Атмосфера в процессе эволюции Земли претерпела существенные изменения. Например, около 3,8 млрд лет назад атмосфера Земли, как предполагают ученые, состояла главным образом из углекислого газа, азота и водорода. Кислород начал появляться в атмосфере около 2,5–2,0 млрд лет назад. Его содержание тогда не превышало десятых долей процента. Сейчас атмосфера Земли состоит из азота (78 %), кислорода (21 %), аргона (0,9 %), углекислого газа (0,03 %) и из других газов в очень малых долях процента. Ее масса составляет 5,15 1018 кг. Химический состав и масса атмосферы в настоящее время во многом определяются жизнедеятельностью растений, животных и человека.

В настоящее время существует несколько концепций возникновения жизни на Земле, среди которых наибольший интерес представляют креационизм, панспермизм, витализм и эволюционизм. Рассмотрим кратко каждую из этих концепций.

Креационизм (от лат. creatio – создание) – биологическая концепция, трактующая многообразие форм органического мира как акт божественного творения.

Концепции креационизма придерживались и придерживаются сейчас многие видные ученые, среди которых шведский естествоиспытатель, создатель систематики растительного и животного мира К. Линней (1707–1778) и французский анатом, зоолог и палеонтолог Ж. Кювье (1769–1832). Они считали, что только с позиций креационизма можно объяснить неизменный видовой состав биологических систем и отсутствие переходных форм живых организмов от одного вида к другому. Наблюдаемая экспериментально изменчивость свойств биологических систем под действием внешних и внутренних факторов происходит только в пределах каждого конкретного вида.

Данные палеонтологии (науки о вымерших растениях и животных, сохранившихся в виде остатков, отпечатков и следов их жизнедеятельности, о смене их во времени и пространстве), основателем которой считается Кювье, свидетельствуют о том, что на Земле время от времени происходила смена видов. Для объяснения этого факта Кювье в 1812 году была разработана теория катастроф, согласно которой стихийные бедствия, происходившие на Земле, приводили к уничтожению жизни на больших территориях. После этого Творцом жизнь создавалась заново, но уже в измененном виде.

Отметим, что в рамках концепции креационизма проблема возникновения жизни на Земле решается не в сфере науки, а в сфере веры.

Панспермизм предполагает занесение жизни на поверхность Земли из Космоса либо в виде спор микроорганизмов, либо путем намеренного заселения планеты разумными пришельцами из других миров. Теоретические основы этой концепции были разработаны немецким биологом Г. Рихтером (1818–1876) и шведским ученым С. Аррениусом (1859–1927). В соответствии с этой теорией в космическом пространстве существуют так называемые «споры жизни», которые, попадая в благоприятные условия на поверхности Земли, могут стать зародышами многочисленных биологических структур.

Прямых свидетельств в пользу космического происхождения жизни в настоящее время не существует. Однако Космос может быть поставщиком низкомолекулярных органических соединений, которые могут находиться в составе выпадающих на Землю метеоритов, частиц близко пролетающих комет и космической пыли. В некоторых из свежевыпавших на Землю метеоритах обнаружен ряд аминокислот, которые могут служить строительным материалом для белковых молекул. Подсчитано, что Земля, проходя через пылевое облако в течение 1 млрд лет, могла получить с космической пылью 1013 кг органического материала.

Витализм (от лат. vitalis – жизненный) предполагает обусловленность жизненных явлений в биологических системах присутствием в них особой нематериальной, непознаваемой сверхъестественной силы. В трактовке сущности живого витализм исходит из представлений об абсолютности различия явлений органической и неорганической природы. Зарождение витализма происходило во времена античности. Так, древнегреческий философ Платон говорил о бессмертной душе – «психее», оживляющей растительный и животный мир, а его ученик философ и ученый Аристотель выдвинул идею о существовании особой нематериальной силы «энтелехии», управляющей явлениями живой природы. Наиболее ярко витализм проявился во взглядах греческого философа Плотина (204–270), который утверждал наличие в живой природе особого «животворящего духа». Имеется предположение, что им впервые было выдвинуто понятие «жизненной силы», которое было использовано в последующих виталистических теориях.

Значительный вклад в развитие концепции витализма внесли немецкий врач и химик Г. Шталь (1660–1734), немецкий биолог X. Дриш (1867–1941), американский ботаник Э. Синнотт и др. Виталисты пытаются доказать нематериальный характер жизни и невозможность понять ее сущность. Так, Синнотт в работе «Материя, дух и человек» пишет о том, что живая природа, в отличие от неживой, организуется и управляется особым творческим началом, которое является одним из атрибутов Бога. Принципиально иной точки зрения придерживаются сторонники эволюционной теории.

Эволюционизм утверждает, что разрыва между живой и неживой природой не существует и что жизнь возникла на Земле, когда сложилась благоприятная совокупность физических и химических условий, сделавших возможным образование органических веществ из неорганических. Идеи эволюционизма впервые были сформулированы французским биологом Ж. – Б. Ламарком (1744–1829). В работе «Философия зоологии», опубликованной в 1809 году, он разработал основы естественной классификации животных и обосновал идею постепенного развития во времени живой природы под воздействием естественных причин. Развитие организмов обусловлено внутренне присущим им стремлением к совершенству и вынужденной необходимостью приспосабливаться к меняющимся условиям внешней среды. Ламарк придерживался мнения, что изменчивость ничем не ограничена, она постоянно и непрерывно размывает межвидовые границы, приводя к возможности перехода одного вида в другой.