1
EKOLOGIA
Historia świata w pigułce
2
Początek Wszechświata
ok. 15
ok. 15
mld
mld
lat temu:
lat temu:
temperatura: +
temperatura: +
∞
∞
g
g
ę
ę
sto
sto
ść
ść
: +
: +
∞
∞
WIELKI WYBUCH
WIELKI WYBUCH
10
10
-
-
12
12
s: temp. +10
s: temp. +10
15
15
K; powstanie cz
K; powstanie cz
ą
ą
stek elementarnych i
stek elementarnych i
antycz
antycz
ą
ą
stek
stek
10
10
-
-
5
5
s: powstanie proton
s: powstanie proton
ó
ó
w, neutron
w, neutron
ó
ó
w, etc.
w, etc.
3 min: epoka
3 min: epoka
nuklosyntezy
nuklosyntezy
(powstanie j
(powstanie j
ą
ą
der pierwiastk
der pierwiastk
ó
ó
w
w
lekkich)
lekkich)
10
10
6
6
lat: powstanie atom
lat: powstanie atom
ó
ó
w
w
10
10
9
9
lat: powstanie pierwszych galaktyk i
lat: powstanie pierwszych galaktyk i
kwazar
kwazar
ó
ó
w
w
15
15
×
×
10
10
9
9
lat: obecny Wszech
lat: obecny Wszech
ś
ś
wiat
wiat
3
Historia Ziemi
Wiek Ziemi
Wiek Ziemi
–
–
obecnie oceniany na ok. 4,4
obecnie oceniany na ok. 4,4
mld
mld
lat
lat
Najstarsze znane ska
Najstarsze znane ska
ł
ł
y:
y:
zach. Grenlandia: 3,7
zach. Grenlandia: 3,7
–
–
3,8
3,8
mld
mld
lat
lat
gnejsy z
gnejsy z
Acasta
Acasta
(USA): ok. 3,96
(USA): ok. 3,96
mld
mld
lat
lat
cyrkon z zach. Australii: 4,1
cyrkon z zach. Australii: 4,1
–
–
4,3
4,3
mld
mld
lat
lat
Najstarsze znane
Najstarsze znane
ś
ś
lady
lady
ż
ż
ycia:
ycia:
Australia i Afryka Pd.: sinice (ok. 3,5
Australia i Afryka Pd.: sinice (ok. 3,5
mld
mld
lat)
lat)
Grenlandia: mat. organiczna? (ok. 3,8
Grenlandia: mat. organiczna? (ok. 3,8
mld
mld
lat)
lat)
4
Pierwotna atmosfera Ziemi i jej pochodzenie
Sk
Sk
ł
ł
ad pierwotnej atmosfery:
ad pierwotnej atmosfery:
CO
CO
2
2
–
–
g
g
ł
ł
ó
ó
wny sk
wny sk
ł
ł
adnik
adnik
N
N
2
2
–
–
mniejsze znaczenie
mniejsze znaczenie
NH
NH
3
3
, CH
, CH
4
4
, SO
, SO
2
2
,
,
HCl
HCl
–
–
ś
ś
ladowo
ladowo
BRAK O
BRAK O
2
2
Powstanie: hipoteza odgazowania
Powstanie: hipoteza odgazowania
–
–
oko
oko
ł
ł
o 80%
o 80%
–
–
85% atmosfery powsta
85% atmosfery powsta
ł
ł
o w wyniku odgazowania
o w wyniku odgazowania
w ci
w ci
ą
ą
gu pierwszego miliona lat
gu pierwszego miliona lat
5
Warunki termiczne na Ziemi
Era archaiczna (4,4
Era archaiczna (4,4
–
–
2,5
2,5
mld
mld
lat temu):
lat temu):
aktywno
aktywno
ść
ść
s
s
ł
ł
o
o
ń
ń
ca ok. 75% obecnej
ca ok. 75% obecnej
jak w
jak w
takich warunkach mog
takich warunkach mog
ł
ł
o powsta
o powsta
ć
ć
ż
ż
ycie?
ycie?
Hipoteza Sagana i
Hipoteza Sagana i
Mullera
Mullera
: du
: du
ż
ż
a zawarto
a zawarto
ść
ść
CH
CH
4
4
i NH
i NH
3
3
„
„
superefekt
superefekt
cieplarniany
cieplarniany
”
”
Hipoteza
Hipoteza
Ramanathana
Ramanathana
:
:
ś
ś
ladowe ilo
ladowe ilo
ś
ś
ci CH
ci CH
4
4
i
i
NH
NH
3
3
, lecz
, lecz
du
du
ż
ż
a zawarto
a zawarto
ść
ść
CO
CO
2
2
„
„
superefekt
superefekt
cieplarniany
cieplarniany
”
”
6
Zawartość i kontrola CO
2
w atmosferze
Model abiotyczny (
Model abiotyczny (
Walker
Walker
,
,
Kasting
Kasting
,
,
Hays
Hays
):
):
pocz
pocz
ą
ą
tkowa zawarto
tkowa zawarto
ść
ść
CO
CO
2
2
wysoka
wysoka
ocieplenie
ocieplenie
klimatu
klimatu
wzrost tempa parowania wody
wzrost tempa parowania wody
wzrost
wzrost
opad
opad
ó
ó
w
w
wymywanie
wymywanie
CO
CO
2
2
z atmosfery i wi
z atmosfery i wi
ą
ą
zanie w
zanie w
ska
ska
ł
ł
ach osadowych
ach osadowych
spadek zawarto
spadek zawarto
ś
ś
ci
ci
CO
CO
2
2
w
w
atmosferze
atmosferze
os
os
ł
ł
abienie efektu cieplarnianego
abienie efektu cieplarnianego
Model biotyczny (
Model biotyczny (
Lovelock
Lovelock
):
):
pocz
pocz
ą
ą
tkowa zawarto
tkowa zawarto
ść
ść
CO
CO
2
2
w atmosferze wysoka
w atmosferze wysoka
rozw
rozw
ó
ó
j
j
fitoplanktonu
fitoplanktonu
wi
wi
ą
ą
zanie
zanie
CO
CO
2
2
powstawanie osadowych ska
powstawanie osadowych ska
ł
ł
w
w
ę
ę
glanowych
glanowych
spadek
spadek
zawarto
zawarto
ś
ś
ci
ci
CO
CO
2
2
w atmosferze i wodzie morskiej
w atmosferze i wodzie morskiej
os
os
ł
ł
abienie efektu cieplarnianego
abienie efektu cieplarnianego
7
Zawartość i kontrola O
2
w atmosferze
produkcja wolnego O
produkcja wolnego O
2
2
: wy
: wy
łą
łą
cznie organizmy
cznie organizmy
ż
ż
ywe
ywe
pocz
pocz
ą
ą
tkowe 1
tkowe 1
–
–
2
2
mld
mld
lat: wi
lat: wi
ę
ę
kszo
kszo
ść
ść
O
O
2
2
wi
wi
ą
ą
zana na
zana na
skutek utleniania minera
skutek utleniania minera
ł
ł
ó
ó
w, g
w, g
ł
ł
ó
ó
wnie zwi
wnie zwi
ą
ą
zk
zk
ó
ó
w
w
ż
ż
elaza
elaza
od ok. 2
od ok. 2
mld
mld
lat temu: po utlenieniu wi
lat temu: po utlenieniu wi
ę
ę
kszo
kszo
ś
ś
ci Fe
ci Fe
–
–
gromadzenie O
gromadzenie O
2
2
w atmosferze
w atmosferze
ok. 1,5
ok. 1,5
mld
mld
temu: zawarto
temu: zawarto
ść
ść
O
O
2
2
w atmosferze zbli
w atmosferze zbli
ż
ż
ona
ona
do obecnej
do obecnej
mo
mo
ż
ż
liwo
liwo
ść
ść
wyj
wyj
ś
ś
cia
cia
ż
ż
ycia na l
ycia na l
ą
ą
d
d
Obecna, ok. 21% zawarto
Obecna, ok. 21% zawarto
ść
ść
O
O
2
2
w atmosferze jest
w atmosferze jest
wynikiem proces
wynikiem proces
ó
ó
w fotosyntezy
w fotosyntezy
8
Biogeneza:
podstawowe problemy do rozwiązania
Powstanie bia
Powstanie bia
ł
ł
ek
ek
Powstanie kodu genetycznego
Powstanie kodu genetycznego
Po
Po
łą
łą
czenie syntezy bia
czenie syntezy bia
ł
ł
ek z kodem genetycznym
ek z kodem genetycznym
9
Biogeneza: białka jako początek życia
Koncepcja
Koncepcja
Oparina
Oparina
i
i
Haldane
Haldane
’
’
a
a
:
:
w redukuj
w redukuj
ą
ą
cej wczesnej atmosferze (H
cej wczesnej atmosferze (H
2
2
, CH
, CH
4
4
, NH
, NH
3
3
) w wysokiej
) w wysokiej
temperaturze i przy udziale wy
temperaturze i przy udziale wy
ł
ł
adowa
adowa
ń
ń
atmosferycznych
atmosferycznych
zwi
zwi
ą
ą
zki organiczne mog
zki organiczne mog
ą
ą
powstawa
powstawa
ć
ć
samorzutnie
samorzutnie
do
do
ś
ś
wiadczenie
wiadczenie
Stanleya Millera
Stanleya Millera
powstanie
powstanie
aminokwas
aminokwas
ó
ó
w
w
do
do
ś
ś
wiadczenie Juana
wiadczenie Juana
Or
Or
ó
ó
powstanie aminokwas
powstanie aminokwas
ó
ó
w oraz
w oraz
adeniny
adeniny
do
do
ś
ś
wiadczenie
wiadczenie
Sidneya Foxa
Sidneya Foxa
powstanie kr
powstanie kr
ó
ó
tkich
tkich
ł
ł
a
a
ń
ń
cuch
cuch
ó
ó
w proteinowych
w proteinowych
Problemy:
Problemy:
autoreplikacja
autoreplikacja
?
?
ewolucja?
ewolucja?
10
Biogeneza: RNA jako początek życia
Koncepcja
Koncepcja
Woese
Woese
’
’
a
a
,
,
Cricka
Cricka
i
i
Orgela
Orgela
:
:
prebiotyczny RNA
prebiotyczny RNA
posiada
posiada
ł
ł
zdolno
zdolno
ść
ść
autoreplikacji
autoreplikacji
bez udzia
bez udzia
ł
ł
u bia
u bia
ł
ł
ek oraz katalizowania syntezy bia
ek oraz katalizowania syntezy bia
ł
ł
ek
ek
do
do
ś
ś
wiadczenie Cecha i
wiadczenie Cecha i
Altmana
Altmana
niekt
niekt
ó
ó
re typy
re typy
RNA
RNA
faktycznie posiadaj
faktycznie posiadaj
ą
ą
zdolno
zdolno
ść
ść
autorepliacji
autorepliacji
do
do
ś
ś
wiadczenie
wiadczenie
Szostaka
Szostaka
zbudowanie
zbudowanie
RNA
RNA
posiadaj
posiadaj
ą
ą
cego zar
cego zar
ó
ó
wno zdolno
wno zdolno
ść
ść
cyklicznej
cyklicznej
autoreplikacji
autoreplikacji
jak i w
jak i w
ł
ł
asno
asno
ś
ś
ci enzymatyczne
ci enzymatyczne
Problemy:
Problemy:
niedob
niedob
ó
ó
r
r
rybozy
rybozy
trudno
trudno
ś
ś
ci z syntez
ci z syntez
ą
ą
wszystkich sk
wszystkich sk
ł
ł
adnik
adnik
ó
ó
w bez
w bez
katalizator
katalizator
ó
ó
w
w
11
Od RNA do DNA kodującego białka
12
Katalizatory
Hipoteza
Hipoteza
Cairns
Cairns
-
-
Smitha
Smitha
i
i
Dagensa
Dagensa
:
:
kataliza na zwi
kataliza na zwi
ą
ą
zkach nieorganicznych
zkach nieorganicznych
–
–
kryszta
kryszta
ł
ł
y minera
y minera
ł
ł
ó
ó
w ilastych, np. kaolinit i
w ilastych, np. kaolinit i
montmorylonit
montmorylonit
w obecno
w obecno
ś
ś
ci minera
ci minera
ł
ł
ó
ó
w
w
ilastych zwi
ilastych zwi
ą
ą
zki wielkocz
zki wielkocz
ą
ą
steczkowe
steczkowe
(w
(w
ę
ę
glowodory, mono
glowodory, mono
-
-
i polisacharydy,
i polisacharydy,
fosfolipidy
fosfolipidy
, aminokwasy i peptydy) tworz
, aminokwasy i peptydy) tworz
ą
ą
si
si
ę
ę
z wydajno
z wydajno
ś
ś
ci
ci
ą
ą
tysi
tysi
ą
ą
ce razy wi
ce razy wi
ę
ę
ksz
ksz
ą
ą
ni
ni
ż
ż
bez
bez
udzia
udzia
ł
ł
u ich matrycy
u ich matrycy
13
Ź
ródła hydrotermalne
przes
przes
ł
ł
anki: wszystkie
anki: wszystkie
Archaebacteria
Archaebacteria
preferuj
preferuj
ą
ą
ś
ś
rodowiska o wysokich temperaturach, niekt
rodowiska o wysokich temperaturach, niekt
ó
ó
re toleruj
re toleruj
ą
ą
do 120
do 120
o
o
C, pewne gatunki preferuj
C, pewne gatunki preferuj
ą
ą
beztlenowe, kwa
beztlenowe, kwa
ś
ś
ne
ne
ś
ś
rodowiska z wysok
rodowiska z wysok
ą
ą
zawarto
zawarto
ś
ś
ci
ci
ą
ą
siarki
siarki
14
Powstanie i ewolucja życia
Sprz
Sprz
ęż
ęż
enie reakcji abiotycznych:
enie reakcji abiotycznych:
replikacji RNA
replikacji RNA
tworzenia struktur
tworzenia struktur
fosfolipidowych
fosfolipidowych
lub koacerwat
lub koacerwat
ó
ó
w
w
reakcji biochemicznych
reakcji biochemicznych
Pierwotny organizm (heterotroficzny, beztlenowy)
Archaebacteria
Procaryota
- bakterie
- sinice
Eucaryota
- śluzowce
- grzyby
- pierwotniaki
- rośliny
- zwierzęta
Wyszukiwarka
Podobne podstrony:
więcej podobnych podstron