Поэтому в течение примерно 300 миллионов лет деятельность цианобактерий в архейской эре не приводила к заметному увеличению содержания кислорода в атмосфере. Ситуация изменилась, когда произошли коренные изменения в твёрдом веществе планеты, связанные в первую очередь с уходом железа вглубь Земли и образованием металлического ядра. Сток кислорода из атмосферы практически прекратился, и началось его накопление, как это показано на приведённом графике.
Земля в протерозойской эре
В конце архея произошла глобальная перестройка нашей планеты, связанная с катастрофическим событием выделением в центре Земли плотного железного ядра. Именно в это время на рубеже архейской и протерозойской эры, около 2,6 млрд. лет назад, сформировался первый в истории Земли единый суперконтинент Моногея. Она образовалась на одном из географических полюсов Земли. Затем, благодаря действию центробежных сил, континентальный массив начал смещаться на экватор планеты. По этой причине Моногея раскололась, и её части начали скольжение по жидкой мантии Земли к экватору.
Протерозойская эра предоставляла собой бурный тектонический период. В результате выдавливания из недр, перемещения, столкновения, складкообразования, к концу протерозоя сформировались два древнейших материка Лавразия и Гондвана. Протерозойская эра была отмечена тремя периодами оледенения. Резкие глобальные похолодания климата Земли отмечались, начиная с 2,5 млрд. лет назад до окончания протерозоя 570 млн. лет назад. К тому же светимость Солнца в протерозое оставалась на 10% ниже современной.
Атмосфера в протерозойскую эру претерпела глобальное изменение. Вследствие интенсивного растворения углекислого газа в Мировом океане и связывания его в карбонатных отложениях, доля СО
2
Новые химические условия атмосферы поступление кислорода и удаление углекислого газа обусловило появление новых форм жизни, основанных на потреблении О
2
2
В протерозое на первое место по влиянию на процессы эволюции Земли вышли живые организмы. Поэтому дальнейшая история Земли получила название фанерозой эпоха явной жизни. Действительно, влияние жизни на химический состав и физические характеристики природных сред атмосферы, гидросферы и литосферы всё время возрастало в процессе биологической эволюции. Биосфера стала ведущим геологическим, химическим и физическим фактором на Земле.
Земля в палеозойской эре
В палеозое материки Лавразия и Гондвана вновь состыковались, образовав большой суперконтинент, названный Пангея. В дальнейшем она стала источником образования тектонических плит всех современных континентов.
Химический состав воды в Мировом океане приблизился к современному. В процессе накопления донных отложений главную роль стали играть биологические процессы. Палеозой характеризуется формированием океанической коры и мощными донными отложениями известняка и доломита в каменноугольном периоде, главную роль в образовании которых, сыграли живые организмы.
В атмосфере происходил неуклонный рост концентрации кислорода. В девонском периоде концентрация О
2
2
Главным завоеванием живых организмов в палеозое был выход на сушу в силурийском периоде. Произошло появление первых позвоночных рыб в ордовикском периоде и первых наземных растений в девонском периоде. Каменноугольный период характеризуется бурным расцветом растительности на суше, которую составляли гигантские хвощи, плауны, папоротники. В этом периоде образовались практически все современные залежи угля, нефти и газа.
В каменноугольном периоде появились первые рептилии и насекомые. В пермском периоде наступил кризис, произошло самое массовое в истории биосферы вымирание водной и наземной флоры и фауны. На суше образовались обширные пустынные участки. Но биосфера смогла пережить эту катастрофу, сохраниться и восстановиться в прежнем масштабе, чтобы двинуться дальше по ступеням эволюции.
Земля в мезозойской эре
В мезозое происходил дальнейший раскол Пангеи и раздвижение её тектонических плит. К концу мезозойской эры она полностью разъединилась на составные части.
Объем гидросферы достиг современного уровня. К концу мезозоя площадь свободных вод составила 81% всей поверхности Земли.
В мезозое установилась современная циркуляция атмосферы. Климат был тёплым, средняя температура доходила до +24,5°С в юрском периоде. В меловом периоде наблюдалось глобальное похолодание.
В океане наблюдалось господство беспозвоночных, расцвет моллюсков. На суше наступило господство рептилий и амфибий. На мезозойскую эру приходится расцвет динозавров. Из растительности преобладали хвойные деревья и папоротники. Появились первые цветковые растения. Произошло появление первых бабочек, древних птиц и примитивных млекопитающих в юрском периоде. В меловом периоде произошла катастрофа массовое вымирание динозавров.
Земля в кайнозойской эре
В кайнозое сформировалась литосфера с современными материками. Произошло охлаждение вод Мирового океана. Уровень океана понизился. Климат кайнозоя преимущественно холодный. Только в палеогеновом периоде был теплый климат со средней температурой +22°С, который сменился похолоданием.
В каждом периоде наблюдалось оледенение. Оледенение неогенового периода привело к массовому вымиранию примитивных млекопитающих. На Земле образовались степи и пустыни. В растительном царстве наступило господство цветковых растений. В фауне безраздельно господствовали млекопитающие, в неогеновом периоде наступил расцвет мамонтов и копытных. В антропогеновом периоде завершилось формирование современной флоры и фауны и произошло генетическое выделение предков современного человека, то есть человечество начало формироваться как биологический вид.
1.2. Экосистемы «квартиры» биосферы
И мы вглядываемся в звёзды,
Точно видим их первый раз,
Точно мир лишь сегодня создан
И никем не открыт до нас.
И таким он кажется новым
И прекрасным не по летам,
Что опять, как в детстве, готовы
Мы дарить имена цветам.
(Вадим Шефнер «Детство», 1938 г.)
Структурной единицей биосферы является экологическая система. Экосистема это сообщество представителей живых организмов разных видов растений, животных и микробов, населяющих определенное место обитания и объединенных взаимоподдерживающими потоками вещества, энергии и информации. Потоки энергии формируют структуру питания участников экосистемы, обеспечивают видовое разнообразие и круговорот вещества. Экосистемы охватывают всю сушу, Мировой океан и почву. Они бывают самыми разными водными и наземными, фототрофными использующими энергию Солнца и хемотрофными использующими энергию химических соединений и источников теплоты. Экосистемы могут иметь большую протяжённость, занимая целые географические зоны на континентах биомы, а могут быть локальными лес, пруд, поляна, холм, оазис).
Энергия жизни в экосистемах
Лучи того, кто движет мирозданье,
Всё проницают славой и струят
Где большее, где меньшее сиянье.
Я в тверди был, где свет их восприят.
(Данте Алигьери «Божественная комедия», 1321 г.)
Экосистемы на поверхности суши и приповерхностного слоя Мирового океана в подавляющем большинстве являются фототрофными. В. И. Вернадский так описывал значение Солнечной энергии для жизнедеятельности организмов в биосфере глобальной экосистеме Земли: «Лик Земли становится видным, благодаря проникающим в него световым излучениям небесных светил, главным образом Солнца. Космические излучения вечно и непрерывно льют на лик Земли мощный поток сил, придающий совершенно особый, новый характер частям планеты, граничащим с космическим пространством. Благодаря космическим излучениям биосфера получает во всём своём строении новые, необычные и неизвестные для земного вещества свойства.