Maa kui ssteem Evolutsioonivormid FSIKALINE EVOLUTSIOON KEEMILINE EVOLUTSIOON

Maa kui süsteem

Evolutsioonivormid: FÜÜSIKALINE EVOLUTSIOON KEEMILINE EVOLUTSIOON BIOLOOGILINE EVOLUTSIOON SOTSIAALNE EVOLUTSIOON

Füüsikaline evolutsioon Elementaarosakestest tekkisid aatomid. Umbes 5 miljardit aastat tagasi tekkis Päike ja 4, 5 miljardit aastat tagasi planeet Maa.

Edwin Hubble “Suure paugu” hüpotees 15 miljardit aastat tagasi toimus üliväikese ja tiheda mateeriakogumiku plahvatuslik laialipaiskumine (1929. a. )

http: //www. youtube. com/watch? v=h. VAp. TLE 7 Csc

Galaktika • . . on miljonite, miljardite või triljonite tähtede kogum. Supernoova on oma arengu lõppjärku jõudnud täht, mille heledus kasvab ootamatult miljoneid kordi. Plahvatuse tulemusel võib tekkida ülitihe objekt (neutrontäht, must auk), energiahulk on võrreldav Päikese poolt kogu tema eluea jooksul kiiratava energia hulgaga. Arvatakse et supernoovade plahvatustest eraldunud raskete elementideta poleks elu teke olnud võimalik.

Päikesesüsteem koosneb Päikesest ning sellega seotud objektidest ja nähtustest, sealhulgas planeet Maa, millel me elame. Tegemist on kõige paremini tuntud näitega planeedisüsteemist, mis üldjuhul koosneb ühest või mitmest tähest ning nendega gravitatsiooni tõttu seotud ainest (planeedid, meteoorkehad, tolm, gaas).

Teke • Praegusel ajal arvatakse, et Päikesesüsteem moodustus normaalses tähetekke protsessis, mis tekitas ka Päikese enda, mitte mingis erilises protsessis (näiteks tähtede peaaegukokkupõrkes), nagu kunagi arvati. Arvatakse, et selle protsessi alguses toimus päikeseudukoguks nimetatava tähtedevahelise gaasi ja tolmu pilve gravitatsiooniline kollaps.

Päikesesüsteem

MAA teke ja areng 1) Päike oli enne ja planeedid tekkisid hiljem Päikese ainesest a) olemasolevasse Päikesesse langes täht või komeet ning tekkinud plahvatuse ainest tekkisid planeedid b) planeetide aines rebiti Päikesest lahti teise tähe gravitatsiooni jõul 2) Nebulaarhüpotees - (Kant 1775, Laplace 1830) Planeedid tekkisid koos vastava tähe tekkega. Kui täht tekib gaasipilve tihenemisel, hakkavad tekkiva tähe ümber tiirlema omakorda gaasipilved, mille tihedused kasvavad gravitatsioonijõu tõttu. Lõpuks on gaasipilvedest tekkinud enam-vähem ümara kujuga tihedad kehad, mis aja jooksul meteoriitide ja muude kehadega kokku põrgates omandavad aina ümarama kuju.

3) • Päikesesüsteem tekkis esialgsest külmast ning hõredast gaasipilvest • iseenda raskusjõu mõjul kokku tõmbudes muutus gaas üha kiiremini pöörlevaks ja lapikuks kettaks • keerleva ketta keskele tekkis Päike • gravitatsioonijõul aheneva ketta pöörlemiskiirus suurenes ning suurenev tsenrifugaaljõud rebis välja ainese, millest moodustusid planeedid

MAA arengu etapid • algselt oli planeet Maa ühtlase koostisega keha • osakeste ja planetesimaalide liitumisel vabanev energia muutub soojusenergiaks • pideva kuumenemise käigus algas maad moodustava ainese ülessulamine • planeedi pinnalt eraldub soojusenergia, moodustub maakoor • raske rauarikas sulam vajub planeedi keskosa poole, kergem silikaatne jääb selle peale

Tingimused Maal 4 miljardit aastat tagasi Sagedased vulkaanipursked Maal puudus mullakiht Maa oli suures osas kaetud madalate soojaveeliste meredega Vulkaanilistest gaasidest moodustus esialgne atmosfäär (N 2, CO 2, SO 2, H 2, NH 2, CH 4) Atmosfääris puudus vaba hapnik Puudus osoonikiht ning UV-kiirgus jõudis takistamatult Maale

Elu • Maa on ainuke teadaolev koht, kus on elu. Praeguse teadmiste seisu juures võib öelda, et elu Maal sai alguse väga lühikestel ajavahemikel pärast algset perioodi, mil Maad intensiivselt pommitasid asteroidid. See pommitamine lõppes umbes 3, 9 miljardit aastat tagasi. Pidi moodustuma stabiilne maakoor ning see pidi niipalju jahtuma, et vesi saaks olla vedelas olekus.

Elutekke 3 põhiseisukohta: On toimunud elu algne loomine. Elu alged on Maale saabunud teistelt taevakehadelt. Elu on Maal tekkinud elutu aine arengu tulemusena. http: //www. youtube. com/watch? v=KBrv 3 Fmdr. G 4 http: //www. youtube. com/watch? v=qz. Zkg. Rui. Vkw

Keemiline evolutsioon Lihtsatest molekulidest moodustuvad lõpuks keerukad orgaaniliste ühendite kompleksid. Aatomitest olid tekkinud molekulid. Tekkisid monomeersed orgaanilised ühendid (aminohapped, nukleotiidid, monosahhariidid). Polümeratsioonil tekkisid orgaanilised polümeerid. Polümeerid liitusid polümeeride kogumikeks. Reaktsioonideks vajalik energia saadi UV-kiirgusest, soojuskiirgusest ja õhuelektrist.

Stanley Miller 1953. a. tõestas Miller, et nt. H 2, H 2 O, NH 3 ja CH 4 segust võib saada elektrilaengu toimel aminohappeid.

Stanley Milleri katseaparatuur simuleeris keemilise evolutsiooni algseid tingimusi Maal. Varieerides lähteaineid ja energiaallikaid on võimalik saada ka teisi orgaanilisi aineid.

Sidney Fox 1960. a. näitas Sidney Fox, et aminohapete segu kuumutamisel laavatükil tekivad polüaminohapped, mis kokkupuutel veega moodustavad kerajaid struktuure nn mikrokerasid. Mikrokerad sarnanevad mõnede väljasurnud bakteritega.

Orgaanilised molekulid kosmosest? Mitmetest Maalt leitud meteoriitidest on eraldatud erinevaid orgaanilisi molekule. Tähtsaimaks on 1969 ndal aastal Austraaliasse kukkunud Murchisoni meteoriit, mille koostisest on eraldatud 92 aminohapet, süsivesinikke ja hapnikku sisaldavaid süsinikuühendeid. Kuna Maad tabas peale teket tihe meteoriidisadu on mitmed teadlased seisukohal, et orgaanilised ained on Maale saabunud kosmosest.

Murchisoni meteoriit

Louis Pasteur tõestas 1860 ndatel, et elu teke elutust ainest ei ole tänapäeval võimalik - kõik elus pärineb elusast. Tänapäeval puuduvad Maal keemiliseks evolutsiooniks sobivad tingimused: Hapnik “põletaks” ära lihtsad orgaanilised ained. Osoonikiht takistab UV-kiirguse jõudmist Maale. Maal elavad organismid kasutaksid toiduks “isetekkinud” orgaanilised ained ja esimesed algelised elusolendid.

Bioloogiline evolutsioon Elu areng esimestest elusorganismidest inimeseni.

Francis Crick´i hüpotees 1968. a. esitas F. Crick hüpoteesi, et esmase elu päriliku info kandja oli RNA. 1982. aastal avastati, et tänapäeval elavate organismide rakkudes leidub katalüütilist RNA-d – ribosüüm. Isereplitseeruvad RNA molekulid, mis reguleerisid mitmeid rakusiseseid protsesse.

Vanimad • Seni vanimad (ja vaieldavad) märgid elust (kivistunud sinivetikad) on 3, 5 miljardit aastat vanad. Need leiti Lääne-Austraalia kivimites. 3, 9 miljardi aasta vanusest Gröönimaa settekivimist on leitud süsiniku isotoopide omavahelise vahekorra anomaaliaid, mis viitavad bioloogilisele ainevahetusele. Seega võis elu eksisteerida juba siis.

Ajaarvestuse meetodeid võivad olla • suhtelised (vaadeldav kiht on teisest noorem, vanem või sellega ühevanune) • absoluutsed, väljendudes konkreetsetes ajaühikutes. • Maa ajalugu jaotatakse väga pikkadeks perioodideks – aegkondadeks.

GEOKRONOLOOGIA maakoore kihtide tekkimise järjekorra ja aja kindlaksmääramise süsteem

Geoloogilised ajastud Maa ajalugu jaotatakse väga pikkadeks perioodideks – aegkondadeks. Ürgaegkond e. arhaikum Aguaegkond e. proterosoikum 4600 miljonit aastat tagasi Vanaaegkond e. paleosoikum Keskaegkond e. mesosoikum 570 miljonit aastat tagasi Uusaegkond e. kainosoikum 65 miljonit aastat tagasi 2600 miljonit aastat tagasi 230 miljonit aastat tagasi

Fossiilid • Fossiliseerumine nõuab terve seeria väikese tõenäosusega sündmuste juhtumist, mistõttu on tegu haruldase sündmusega. • Eriti siis, kui on tegemist organismidega, millised koosnevad ainult pehmeist kudedest. • Seega - fossiilse materjali alusel on alati üleesindatud skeletiga varustatud organismid, kuigi üldjuhul hävib ka skelett. • Vajalikuks tingimuseks on sattumine settekivimitesse. • Seetõttu on fossiliseerumine palju tõenäosem näiteks merepõhjas elavatel loomadel. • Maal elavad loomad fossiliseeruvad hoopiski harvemini.

• Mõnedes tingimustes kuhjuvad paksud kihid väga lühikese ajavahemiku jooksul, teisal (näiteks ookeanide põhjas) seevastu kulub õrnõhukeste kihtide ladestumiseks sadu aastatuhandeid. • Samal ajal on väga vanad kihid Maa sisejõudude toimel kohati kõrgele üles tõstetud, noored kihid aga sügavale alla vajunud. • Ühtlasi võivad kihid olla kurrutatud, moonutatud, pankadeks rebitud ja korrapäratult üksteise peale paisatud.

Evolutsioon • Organismide evolutsioon ei ole olnud pidev ja ühtlane protsess, vaid rahulikud arengu perioodid vaheldusid massiliste väljasuremistega, millele järgnesid taastusperioodid. • Kogu Paleosoikumi jooksul on olnud kolm väga suurt organismide väljasuremist: esimene Ordoviitsiumi lõpus (kadus 60% perekondadest), teine Hilis-Devonis (kadus 57% perekondadest) ja kõige hävitavam Permi lõpus (kadus 82% perekondadest ja 50% sugukondadest). • Kambriumi ajastul algas orgaanilise maailma pidev mitmekesistumine. Paleosoikumis täheldati eriti rohket uute organismirühmade ilmumist Kambriumi keskel (perekondade koguarv ületas 500) ja Ordoviitsiumis (perekondi üle 1500).

Sotsiaalne evolutsioon Inimühiskonna areng.

Süsteem…. . • On omavahel seoses olevate objektide terviklik kogum • Tema elementideks võivad olla omakorda süsteemid, mis on suurema süsteemi alamsüsteemid • Süsteemid võivad olla – Avatud (energia- ja ainevahetus ümbritseva keskkonnaga); – Suletud (energia- ja ainevahetus ümbritseva keskkonnaga puudub)

• Staatilised süsteemid: ajas muutumatud; • Dünaamilised süsteemid: oluliseks omaduseks on süsteemi muutumine ajas. Elusorganismid ja eluta keskkond, nendevahelised suhted, energiavoog läbi süsteemi ja mineraalainete ringe moodustavad ÖKOSÜSTEEMI. GAIA HÜPOTEES (Lynn Margulis): elu Maal pole mitte üksnes adapteerunud (kohastunud) keskkonnatingimustele, vaid kontrollib aktiivselt kogu biosfääri.

Vaata pilti ja mõtle, mis on meie planeedi peamised osad, mis toimivad kui süsteemid? Apollo 17 astronaudid tegid Maast juuresoleva pildi oma lennul Kuule 1972. aastal. Kõik, mis tookord moodustas Maa kui süsteemi, moodustab seda ka praegu – selles mõttes on Maa kinnine süsteem. Kõik ained, nii tahkes, vedelas, kui ka gaasilises olekus liiguvad plneedi ühest osast teise ja kõik protsessid, mis muudavad energiat ühest vormist teise moodustavadki Maa süsteemi.

Õhk, vesi, muld, kivimid ja organismid kui Maa peamised osad toimivad koos kui keeruline süsteem. Maa sfäärid ÕHK – atmosfäär ELUSORGANISMID – biosfäär VESI – hüdrosfäär MULD – pedosfäär KIVIMID – litosfäär

Maa sfääride vahelised seosed • Litosfääri pealispind, kus kivimid puutuvad kokku vee, õhu ja eluga on koht, kus sfäärid üksteist vastastikku mõjutavad. • Protsesse, kus aine ja energia liigub ühest sfäärist teise nimetatakse sfääridevaheliseks vastasmõjuks.

Maa energiasüsteem Maa on kosmiline objekt, mis • saab jooksvalt energiat päikeselt. • osa maakeral kasutada olevast energiast on salvestunud maakeral leiduvate ainete keemilistesse sidemetesse ja aatomituumadesse. Osa maakeral leiduvatest energiavarudest on • tekkinud maakera kosmoloogilise ajaloo käigus • orgaanilise aine ladestumisel, mille algallikaks on aegade jooksul elusorganismidesse salvestunud päikeseenergia.

• Päikese termotuuma-energia jõuab maale kiirguslikul teel. • Osa maale jõudvast päikeseenergiast neeldub maapinnas ja atmosfääris või seotakse biosfääri kaudu, osa peegeldatakse või kiiratakse tagasi maailmaruumi. • Maa kiirgusbilansi kujunemise füüsikaliseks aluseks on asjaolu, et erineva pinnatemperatuuriga kehad kiirgavad elektromagnitilist kiirgust spektri erinevates osades. • Maa siseenergia ei mängi Maa kiirgusbilansis olulist osa!

• Energia eksisteerib Maal paljudes eri vormides, mis võivad üksteiseks üle minna e. muunduda

Maa kiirgusbilanss 69% lahkub soojuskiirgusena 31% peegeldub tagasi 27% peegeldub õhust ja pilvedelt 4% peegeldub maapinnalt 100% 18% neeldub atmosfääris 3% neeldub pilvedes 48% kiirgusest neeldub pinnases

Sfääridevahelised seosed • Taimed (biosfäär) saavad vett (hüdrosfäärist) ja toitaineid mullast (pedosfäärist) ja eritavad veeauru õhku (atmosfääri). • Inimesed (noosfäär) kasutavad masinaid (need on toodetud litosfääri materjalidest), et harida põlde, atmosfäär annab taimedele (biosfäär) vett, hapnikku. • Taimed (biosfäär) kasutavad päikeselt saadavat energiat. Kui inimesed või loomad (biosfäär) söövad taimi, siis nad omastavad energiat, mis on ladestunud taimedes. • Inimesed kulutavad osa saadud energiast ehitamisele jmt.

Aineringed Maa sfäärides • Biokeemilised aineringed - ainete pidev ringlemine Maa pinnal, sfääri piires või ühest sfäärist teise. Põhiliseks energiaallikaks on päikesekiirgus. • Geoloogiline aineringe – viib Maa pinnal murenenud kivimid maakoore sügavustesse, kus need moonduvad ja toob hiljem taas maapinnale, kus toimub uus murenemine. • Bioloogiline aineringe – rohelised taimed sünteesivad orgaanilist ainet, mida teised organismid kasutavad

Geograafiline sfäär ehk maastikusfäär Maad hõlmav ja ümbritsev ruum, mis tekib atmosfääri, hüdrosfääri ja litosfääri mõjualal. Jagatakse: – Loodusmaastik – Kultuurmaastik Mida kirjum on maastike muster, seda mitmekesisem on elusloodus ja seda paremini suudad loodus end ise taastada

Inimtegevuse mõju Maale kui süsteemile • Inimesed on küll väikene osa biosfäärist, kuid mõjutavad Maad väga oluliselt. Maal elab üle 6 miljardi inimese ja igaüks avaldab Maale teatud mõju. • Mitmed inimeste toimingud avaldavad Maale globaalset mõju.

M. Ruzek, 1999

MÕTLE KODUS….

1. Kirjelda igat Maa sfääri nimetades omadusi ja protsesse, mis seal toimuvad. atmosfäär hüdrosfäär biosfäär pedosfäär litosfäär

2. Kas pilved on osa atmosfäärist või hüdrosfäärist? Selgita.

3. Tooge selle pildi abil näiteid sfääridevahelistest seostest 1. atmosfäär↔hüdrosfäär 2. pedosfäär↔ hüdrosfäär 3. litosfäär↔hüdrosfäär 4. biosfäär↔litosfäär 5. atmosfäär↔biosfäär

4. Milliste sfääride vahelisi seoseid võiks käsitleda selle pildi abil?

5. Iseloomusta järgnevate piltide põhjal, kuidas liigub aine ja muutub energia sfääride vahel. • Leia ja nimeta iga pildi kohta, millised sfäärid seal teineteist mõjutavad. • Kirjelda sfääridevahelisi seoseid, mida näed pildil. • Kus võimalik, jälgi kõikide sfääride vahelisi seoseid.

Pildid on tehtud kaardil kujutatud kohtades

A. Troopiline saar Indoneesias James Mc. Vey, NOAA John Mc. Colgan, BLMA.

B. Metsatulekahju Montana osariigis USA-s John Mc. Colgan, BLM B. .

C. Naftapuurtornide põlemine Kuweidis Pärsia lahe ääres NAS

D. Suessi kanal Egiptuses NAS

E. Tuulikud Inglismaa rannikul EPOD/USRA

F. Etna vulkaani purse Sitsiilia saarel Itaalias Earth Observatory, NASA

6. Millist mõju avaldad Sina Maale kui süsteemile? • Mõtle sellele, kuidas Sina kui osake biosfäärist, mõjutad/muudad atmosfääri, hüdrosfääri, pedosfääri, litosfääri või biosfääri. • Leia aadressilt test ökoloogilise jalajälje mõõtmise kohta. Täida see ja kontrolli oma mõju Maale. • http: //www. globalfootprints. org/issues/kidsquiz 1. htm