© Владимир Каланов,
сайт "Знания-сила".

Деятельность живых организмов

Каждый вид живого организма неповторим и индивидуален. Молекула ДНК является носителем генетической информации для любого организма. Ген - это элементарная частица наследственности, участок молекулы ДНК, отвечающий за передачу по наследству основных свойств и качеств организма. Для микромира молекула ДНК выглядит гигантской по своим размерам. С этой молекулы начинается "строительство" любого организма по закодированной в ней наследственной информации. Объём этой информации огромен. Если бы нужно было передать её словами, то в письменном виде для этого потребовалось бы несколько тысяч страниц текста.

Энергия живого вещества первоначально создаётся в процессе фотосинтеза. Для любителей статистики приведём некоторые цифры. В результате фотосинтеза ежегодно около 5×10¹⁰ тонн углерода переходит из углекислого газа атмосферы в сложные органические молекулы (углеводы). На это затрачивается 4×10²⁰ калорий лучистой энергии. Иначе говоря, столько калорий в год накапливается в живом веществе. Общее тепловое излучение Земли в космос составляет 2,4×10²⁰ калорий в год. Выходит, что живое вещество накапливает энергии больше, чем излучается нашей планетой. Что же это может означать? Это означает, что энергия живого вещества расходуется в огромном количестве на процессы, происходящие на поверхности Земли и в земной коре. На поверхности Земли наиболее заметную работу совершают в основном два типа геохимических реакций: окисление химических соединений и гидратация (обогащение водой). Кислород, идущий на окисление, вырабатывается почти исключительно зелёными растениями. Процессы окисления идут сотни миллионов лет. Не случайно самым распространенным элементом земной коры является кислород.

Химический состав атмосферы ранней Земли постепенно изменялся благодаря "работе"
живого вещества растений, а точнее древних сине-зелёных водорослей, к которым спустя
около полутора миллиарда лет смогли "подключиться" и наземные растения.

Совместно с природной водой и атмосферными газами живое вещество в конечном итоге становится активной геологической силой. Все горные породы, которые побывали когда-то в биосфере и испытали воздействие живого вещества, превратились впоследствии в пласты земной коры. Конечно, такие превращения происходят в течение сотен миллионов лет и нашему наблюдению совершенно недоступны. За геологическую историю живое вещество "пропустило через себя", переработало, может быть, тысячи и миллионы раз некоторые химические элементы, составляющие - атмосферу, гидросферу и литосферу. Например, весь атмосферный углекислый газ проходит через живое вещество за 300 лет. Поэтому не будет большим преувеличением сказать, что современная атмосфера по составу - продукт живого вещества, а земная кора в значительной степени испытала на себе его воздействие. При этом масса живого вещества ничтожно мала по сравнению с массой Земли. И снова несколько цифр. Масса Земли около 6×10²¹ тонн. Масса земной коры менее одного процента от массы всей Земли (3×10¹⁷ тонн.), а масса ежегодного продукта живого вещества во много миллионов раз меньше массы земной коры.

Наряду с фотосинтезом активным геологическим фактором является образование из распадающихся продуктов жизнедеятельности залежей горючих ископаемых. Кроме того, кислород, углекислый газ и ряд других элементов и соединений, полученных биогенным путем, образуют в недрах Земли своеобразный геологический источник энергии, который сообщает земной коре физическую и химическую активность.

Конечно, кроме биогенного фактора на геологические процессы влияют и другие факторы, например, радиоактивный распад некоторых химических элементов и их изотопов, не говоря уже о тектонических сдвигах или космических влияниях.

Всё вышеизложенное является частью так называемой биохимической гипотезы. Подземные процессы очень сложны. Изучить их достаточно подробно нет возможности, т.к. они происходят на больших глубинах, куда человек пока ещё проникнуть не может...

Не намного легче разобраться в процессах, протекающих в масштабе миллионов лет и на видимой части биосферы, т.е. на поверхности планеты. Живое вещество и биосферу относят к сверхсложным системам. Биосфера мало похожа на механическую систему, пусть даже очень сложную. В биосфере связи между её составными частями слишком многочисленны, сложны и индивидуальны.

Напор жизни могуч и стремителен. В работе Р. Баландина "Перестройка биосферы" (Минск, "Вышейшая школа", 1981) Приводится такой пример. В идеальных условиях распространение некоторых организмов, захват ими питательной среды может происходить со скоростью звука. Микроскопическая бактерия холеры, размножаясь без помех, теоретически способна за тридцать часов покрыть сплошной плёнкой всю поверхность планеты. В последние часы этого срока скорость её распространения достигла бы 330 метров в секунду. Или: крохотная водоросль диатомея за восемь дней может теоретически, в идеальных условиях дать массу вещества, равную объему Земли.

Понятно, что в реальных экологических системах такие события невозможны, но приведенные примеры говорят об огромной нереализованной, потенциальной энергии живого вещества. Вполне допустимо предположить, что неиспользованная энергия, нереализованные возможности размножения живых существ направляются на поиски новых путей эволюции и для приспособления к изменениям условий существования, а это ведёт к возникновению новых функциональных органов и в конечном итоге к появлению новых видов и классов живых существ.

В процессе эволюции жизни возникают экологические системы, которые остаются относительно устойчивыми многие миллионы лет. Важнейшим условием существования и стабильности экосистемы является наличие так называемых пищевых цепей. Самый простой пример пищевой цепи: растительноядные питаются растениями, а сами являются пищей для хищников. Этих хищников поедают другие хищники. Останки умерших животных поедают другие виды, питающиеся падалью, это могут быть как млекопитающие (гиены, шакалы), так и птицы (орлы, грифы). Всё, что остаётся от жизнедеятельности всех "партнёров" по пищевой цепи, попадает в почву, перерабатывается и становится питанием для растений, которые служат кормом для фитофагов (растительноядных). Цепь замкнулась. В этой цепи численность хищников и их жертв устанавливается на определённом уровне и регулируется как бы сама собой.

Но в огромных масштабах времени экосистемы, какими бы устойчивыми они ни казались, не остаются неизменными. Они постепенно изменяются и в конце концов разрушаются. Причины таких событий самые разнообразные: внутренние (болезни и эпидемии), климатические (холода, засухи), космические (излучения, метеориты огромных размеров), стихийные (пожары, наводнения). Не на последнем месте стоит также и такая причина, как естественный отбор, своего рода биологическая конкуренция среди видов, одни из которых лучше приспособлены к жизни, а другие - хуже.

Почти за 100 миллионов лет до появления на Земле человека произошло вымирание рептилий.

Экосистема рептилий достигла к тому времени совершенства и развивалась без каких-либо катастрофических внешних воздействий. Какой-либо одной убедительной причины вымирания рептилий не установлено. Возможно тогда, в конце мелового периода, экосистема рептилий испытала влияние нескольких природных факторов, как земных, так и космических.

По одной группе гипотез, вымирание огромных рептилий началось после того, как появились и стали быстро распространяться покрытосеменные растения, которые оттеснили голосеменные растения, служившие предположительно основной пищей травоядных ящеров. Изменение вида пищи и сокращение привычной пищи стало для ящеров роковым. Так это было в действительности или нет, но гигантские диплодоки и бронтозавры, достигавшие 25 метров в длину и 5 метров в высоту, начали сокращать свою численность. Прошло несколько миллионов лет, и эти гиганты исчезли с лица Земли. Вместе с ними сошли с исторической сцены и огромные рептилии-хищники типа тиранозавров, пасть которых была такого размера, что в ней мог бы уместиться живой объект размером с человека. Эти гиганты также оказались обречёнными на вымирание, т.к. охотиться на мелких и очень подвижных животных они не могли, ибо были для этого слишком громоздкими. Постепенно вымерли также рептилии средних и мелких размеров, вся экосистема рептилий разрушилась и исчезла. А ведь рептилии от маленьких ящериц до огромных звероящеров более ста миллионов лет владели сушей Земли, летали в воздухе, плавали в океане. И вот финал: достигшая совершенства в меловом периоде империя рептилий развалилась, так как оказалась инертной, негибкой, не способной к радикальным переменам.

По другой группе гипотез, выдвинутой американским физиком, лауреатом Нобелевской премии Луисом Альваресом, причиной вымирания рептилий была некая катастрофа, отразившаяся сразу или почти сразу на всем земном шаре. Это так называемая импактная теория вымирания динозавров («импактио» — по-латыни «удар»). Альварес и его сотрудники нашли в геологических пластах по всему миру на границе мела и палеогена, то есть в период, когда вымерли ящеры, тонкие слои с высоким содержанием иридия, в 20—30 раз выше, чем характерно для земных пород. Такое высокое содержание иридия свойственно метеоритному веществу. Был сделан вывод, что около 65 миллионов лет назад иридий рассеялся по миру и что произошло это оттого, что Земля столкнулась тогда с крупным метеоритом или астероидом. Произошел мощный взрыв, поднявший пыль, которая долго оставалась в атмосфере, мешая фотосинтезу, поглощая часть солнечного света. Растения погибли, за ними погибли животные, питавшиеся ими, и так далее — началась цепная реакция вымирания. Динозавры, стоявшие на вершине пищевой пирамиды, были также обречены на вымирание. Список погибших тогда групп животных довольно велик, это лишь неспециалистам кажется, что вымерли одни ящеры. Но некоторые группы, например, млекопитающие, сохранились, а впоследствии испытали расцвет.

В то же время есть ряд аргументов против импактной теории. Так, некоторые ветви динозавров исчезли раньше предполагаемой катастрофы, задолго до общего вымирания, да и само это вымирание было далеко не таким резким и внезапным, как часто полагают. В любом случае очевидно, что изменялись связи в окружающей среде, а динозавры и другие группы животных уже и не соответствовали биологически новому равновесию условий, что и привело к исчезновению этих животных.

Приведём ещё пример с вымиранием мамонтов.

Гипотез о причинах их вымирания не так уж много. Большинство исследователей считает, что экосистема мамонтов разрушилась в значительной мере действиями древних охотников. Это были кроманьонцы — люди, похожие обликом на современного человека, жившие 20-40 тысяч лет назад. Они хищническим образом, с применением лука, копей и камней уничтожали ежегодно десятки тысяч этих крупных зверей.

Вместе с неблагоприятными колебаниями климата в конце ледникового периода это привело к относительно быстрому вымиранию мамонтов. По этим же причинам исчезли и другие крупные млекопитающие ледникового периода: мастодонты, пещерные медведи, шерстистые носороги, бизоны. Также не без участия древних охотников эпохи верхнего палеолита стояли на пороге вымирания и такие прекрасные крупные животные как зубры и овцебыки. Обеднение и разрушение экосистем, включавших в себя перечисленных крупных зверей, наносило вред другим видам животных и растений. Это было уже чувствительное по своим негативным последствиям вмешательство человека в окружающую природу. Конечно, действия людей были тогда стихийными и несознательными, скорее инстинктивными, хотя кроманьонцы имели уже развитый интеллект.

Итак, главной силой, преобразующей биосферу и всю окружающую среду, является деятельность живых организмов, населяющих нашу планету, начиная с бактерии и кончая человеком. Но на биосферу одновременно и активно влияют и другие факторы, в частности, атмосферные явления. Наш рассказ о биосфере будет неполным, если мы хотя бы кратко не остановимся на таких явлениях природы как атмосферные осадки и связанные с ними процессы.