Энциклопедия катастроф - читать онлайн

Биогенные элементы из космоса – источник жизни

Выше речь шла о том, как в результате грандиозных космических катастроф родилась Вселенная, сформировались Галактики, возникло Солнце и образовалась Земля. Остался неосвещенным еще один очень важный вопрос: как и почему именно на Земле появилась жизнь? Однозначного ответа пока не существует. Но ясно, без катастрофических изменений невозможно было бы эволюционное развитие жизни, а может быть, и ее зарождение.

Не одно поколение ученых трудилось, пытаясь разгадать величайшую загадку природы и выяснить, как возникла на Земле жизнь. Сейчас почти доказанным фактом считается, что жизнь рождается и развивается в результате взаимодействия молекулярных сил, приводящих в определенных условиях к усложнению простых систем. Законы этих взаимодействий являются общими для живой и неживой материи. На сегодняшний момент самозарождение жизни на нашей планете учеными полностью исключено. Конечно, зерна зачатков жизни должны были упасть на благодатную почву, чтобы дать свои плоды. На Земле должны были создаться строго определенные условия, лишь при наличии которых жизнь могла возникнуть и развиться в более сложные формы. Условия эти пока еще полностью не определены, но одно из них доподлинно известно – наличие достаточно большого количества жидкой воды. Однако решающим фактором является наличие необходимого строительного материала, названного учеными биогенными элементами. Эти элементы, как утверждают ученые, имеют не земное, а космическое происхождение. Большая часть тяжелых элементов, в том числе и железо, оказались на нашей планете благодаря потокам тяжелых частиц, возникших внутри Солнца при термоядерном синтезе. Сначала наше Прасолнце было окружено плотным слоем газа, пыли и других космических частиц. Этот слой поглощал солнечное излучение, и это влияло на образование целого ряда различных элементов.

Есть во Вселенной и более мощные источники тяжелых элементов. Это звезды Вольфа-Райе, названные в честь открывших их французских астрономов. Такая звезда за тысячу лет теряет массу, примерно равную одной десятой массы Солнца, поэтому срок жизни ее очень краток – несколько тысяч лет. Звезда Вольфа-Райе испускает огромное количество веществ, среди них азот и гелий, углерод и неон, магний и кремний и, конечно же, железо. Не отсюда ли родом столь важные для нас биогенные элементы.

Еще одним возможным источником биогенных элементов считаются хвостатые космические странницы – кометы. Человечество обладает недостаточными знаниями об этих космических путешественницах. Немного погостив в Солнечной системе, они надолго покидают ее, уходя в Оортово облако. Биологи полагают: возникновение сложной материи может быть результатом чередований нагревания и охлаждения химических элементов, составляющих комету. Пролетая вблизи Солнца, комета сильно нагревается, а затем, уходя в космическое пространство, быстро охлаждается. Подобная смена температур может привести к построению полимеров – комплексных соединений. Предыдущие утверждения доказаны присутствием в комете множества органических веществ. Так, может быть, комета подарила нам радость жизни, рассеяв в Солнечной системе органику!

А что ожидало бы планету, не появись на ней органическая жизнь? Может быть, Земля стала бы похожа на Марс, то есть стала бы безводной пустыней, насквозь промерзшей, покрытой мощнейшими ледниками. Хотя скорее всего, она стала бы подобной Венере, за плотной атмосферой которой спрятана химически агрессивная среда, насыщенная неведомыми нам, удивительными химическими соединениями.

И действительно, на ранних стадиях развития Земля и Венера имели много общего. Так же, как и Венера, Земля имела плотную атмосферу, в состав которой входили, углекислый газ, метан, аммоний. Небольшое количество солнечной радиации, достигавшее поверхности Земли прорвавшись сквозь густую облачность, возвращалось планетой в виде теплового излучения. Но это излучение уже не выпускалось атмосферой, а поглощалось вышеперечисленными веществами. Так создавался “парниковый эффект”, в условиях которого планету ожидало бурное развитие неорганики.

Однако в этот процесс вмешалось появление углеродистых органических соединений на поверхности Земли. Солнце испускало в то время значительно большее количество ультрафиолетового излучения, это, в свою очередь, привело к возникновению огромного числа органических соединений и структур в пылевых и газовых солнечных облаках, а также в верхних слоях атмосферы, поглощающих ультрафиолет. Сначала эти структуры были весьма нестабильны, потому что сильно зависели от постоянно меняющейся окружающей среды, химическая энергия которой обеспечивала им жизнеспособность. Энергию солнечных лучей они использовать не умели.

В течение целого миллиона лет шло создание воздушного и водного океанов Земли. Решающую роль в этом сыграли вулканические извержения, высвободившие из земных недр водяные пары и другие принявшие участие в формировании состава атмосферы газы. Солнечный свет выделял из воды кислород, а ультрафиолет превращал его в озон. Так как этот процесс происходил у поверхности планеты, озоном были уничтожены все органические соединения на суше, лишь под водой смогли уцелеть зачатки жизни. Первые земные живые организмы обосновались на глубине порядка десяти метров ниже морского уровня. До сих пор сохранился уникальный вид археобактерий, обитающий рядом с подводными вулканами и использующий для жизни химическую энергию вместо солнечной.

Соединяясь в более сложные структуры, некоторые организмы научились использовать физическую световую энергию, то есть они стали синтезировать необходимые для жизни органические вещества из неорганических веществ, получая нужную для этого процесса энергию от Солнца. Перейдя на солнечную энергию, эти организмы перестали зависеть от состояния окружающей среды.

Благодаря возраставшему содержанию кислорода, получаемого в результате жизнедеятельности организмов, использовавших энергию солнечных лучей, околоповерхностный слой озона стал значительно толще, а затем переместился в более высокие слои атмосферы. И теперь живые организмы распространились на поверхность воды, а чуть позже заняли и сушу. Это были примитивные, возможно, одноклеточные формы, но именно они, выделяя большое количество кислорода, создали новую кислородно-азотную атмосферу. Так, жизнь сама создала себе удобную для обитания среду.

Не зная точно причин зарождения жизни, мы не можем судить о том, насколько вероятно ее возникновение за пределами Солнечной системы, в других частях Вселенной. При этом надо отметить, что даже если жизнь там действительно существует, то вероятность нашей встречи с ней практически сведена к нулю, ведь человек не может преодолеть межгалактические расстояния. Мало того, может оказаться, что контакт с подобными внеземными организмами совершенно невозможен, ведь эволюция могла выбрать совсем иной, недоступный нашему воображению путь совершенствования. Здесь стоит вспомнить о том, что люди не смогли понять даже близких им родственников – земных существ, например дельфинов, а ведь сегодня хорошо известно: эти животные имеют высокий уровень интеллекта и даже свой язык общения.

А что произойдет, если уровень эволюционного развития внеземной жизни будет резко отличаться от нашего? Ответ дает профессор астрономии из Манчестера З. Копал: “Столкнувшись с внеземными существами более низкого уровня, мы посадим их в пробирку. А если бы с нами встретились внеземные существа более высокого уровня, то они посадили бы в пробирку нас. Мы бы даже не заметили…”

Теория катастроф Кювье

Выдающийся французский палеонтолог и зоолог Жорж Кювье, живший на рубеже XVIII–XIX веков, создал для палеонтологии принцип “корреляции органов”, благодаря которому стала возможной реконструкция строения многих вымерших животных. На основании своих исследований видный ученый разработал свою теорию, касающуюся смены ископаемых фаун, так называемую теорию катастроф. Кювье не признавал принцип постепенной изменяемости видов Ламарка и был убежден, что эволюция – не замедленный, а скачкообразный процесс, связанный с грандиозными природными катастрофами. Кювье считал: после катастрофических событий, уничтожавших животных, возникали новые виды, но проходило время, и снова происходила катастрофа, приводившая к вымиранию живых организмов, но природа возрождала жизнь, и появлялись хорошо приспособленные к новым условиям окружающей среды виды, затем снова погибавшие во время страшной катастрофы.

Так как останки древних животных чаще всего находили в водных наносах и наплывах, Кювье решил, что катастрофическими явлениями были гигантские наводнения, связанные скорее всего с опусканием больших участков суши ниже уровня моря. Потопы эти, полагал он, не были всемирными, и где-то сохранялась жизнь, которая после нового поднятия суши, снова обживала свободные территории.

Гипотеза Кювье была поддержана и некоторыми другими известными учеными XVIII века. Считалось, что все мамонты, носороги и прочие животные, останки которых были заморожены в сибирских недрах, принесло в эти места из Индии мощное наводнение. Книга книг Библия на своих страницах подтверждала вышесказанное, живо описывая подобное явление: “В сей день разверзлись все источники великой бездны; И лился на землю дождь сорок дней и сорок ночей… И усилилась вода на земле чрезвычайно, так что покрылись все высокие горы, какие есть подо всем небом. На пятнадцать локтей поднялась над ними вода, и покрылись горы… И лишилась жизни всякая плоть, движущаяся по земле… Все, что имело дыхание духа жизни в ноздрях своих на суше, умерло… Вода же усиливалась на земле сто пятьдесят дней”. Надо заметить, что у многих народов мира есть легенды, повествующие о подобных великих потопах.

Кювье считал само собой разумеющимся, что животные, скелеты которых были обнаружены, утопли во время описанных бедственных событий. Он упустил из виду возможность их гибели по другим причинам; ведь уже мертвые тела могли попасть в воду. Сохранились же они лишь в иловых отложениях или во льду потому, что на суше их тела были съедены, а кости сгнили.

Несмотря на тщательное изучение найденных останков организмов, ученым не удалось обнаружить среди них переходных форм животных от старых к новым видам. Из этого был сделан вывод: эволюционное развитие осуществляется не постепенно, а ступенчато. Кювье однако не учел-,что за несколько тысячелетий не может возникнуть новый вид, ведь для общей истории развития жизни на планете это всего лишь краткий миг.

Кювье полагал, что последняя катастрофа произошла 5–6 тысяч лет тому назад, дно океана поднялось и стало материком, а суша опустилась и ушла под воду. Ученый выделил четыре периода в развитии живых организмов:

1) век ящеров;

2) век наземных четвероногих (вымерших млекопитающих);

3) век мамонтов, мастодонтов (предков современных слонов), мегатери (больших зверозубых);

4) век людей.

Таким образом, ясно, Кювье твердо стоял на позициях эволюционного развития жизни на Земле. И все-таки он не смог до конца понять основную суть эволюционного процесса – главенствующую роль естественного отбора в создании новых видов. Для того чтобы освободить пространство для более развитых, более приспособленных организмов, природа вынуждена была уничтожать великое множество более слабых экземпляров. В отличие от неживой природы, характеризующейся тождественностью одноименных групп предметов, живые существа обладают неповторимой индивидуальностью, каждый появляющийся на свет организм никогда не бывает точной копией материнского. Эволюция в течение миллионов лет ведет тщательный отбор, и на один уцелевший вид приходятся тысячи вымерших. Получается, что приблизительно каждые сто лет за эти 3–4 миллиарда лет существования жизни на нашей планете бесследно исчезал один биологический вид, но в основе жизни лежит принцип избыточности особей, именно он дает природе возможность выбора самых лучших представителей. Быстрое вымирание одних видов и в то же время чрезмерное размножение других подтверждают: эволюционные изменения происходят непостепенно, неплавно. В течение довольно длительного времени накапливаются в биологической системе внутренние изменения, а затем эти системы довольно резко осуществляют переход в качественно новую стадию. Сейчас природа готовится к именно такому скачку: наблюдается популяционный взрыв, например у некоторых видов птиц: скворцов, балканских горлинок. К тому же за последние десятилетия процесс вымирания видов значительно ускорился, погибает около одного вида в год. По какому пути пойдет эволюция, люди не знают, и природа вряд ли прислушается к нашим пожеланиям. Человечество само должно о себе позаботиться, ведь теперь, на пороге третьего тысячелетия, перед нами особенно остро стоит вопрос выживания. Не сочтет ли нас матушка-природа слишком агрессивными, слишком враждебными, не захочет ли от нас избавиться?

Теория катастроф Вернадского

Выдающийся русский ученый А.И. Опарин разработал и в 1924 году опубликовал свою теорию возникновения жизни на планете. Когда-то атмосфера была сильно насыщена водяными парами и содержала первичные органические соединения: кислородные производные углеводородов, аммиак (NH₃