Возможно, что остатки водорослей и других морских растений под воздействием высоких температур и громадного давления действительно послужили возникновению древнейших месторождений нефти и газа.
Убедительно доказано, что горючие сланцы - водорослевого происхождения. В далекие геологические эпохи водоросли покрывали большую часть планеты. Разрушаясь, они приводили к образованию колоссальных количеств органических веществ, которые, смешиваясь с различными глинистыми осадками, привели в дальнейшем к рождению близких родственников углей - горючих сланцев.
Наиболее древние месторождения горючих сланцев найдены на территории Советского Союза, в частности в Сибири, на побережье Финского залива, в Эстонии. Если рассматривать горючие сланцы под микроскопом, то в поле зрения часто попадают остатки сине-зеленых водорослей.
В нашей стране добывают угли под названием сапропелиты. Они имеют черно-бурый цвет и однородное строение. Их, как правило, добывают вместе с другими углями. И в них, как и в горючих сланцах, имеется большое скопление планктонных водорослей, подвергшихся в свое время действию щелочей, воды и анаэробных микроорганизмов.
Водоросли вместе с другой флорой за время своего существования создали столько органических веществ, что если бы их равномерно распределить по поверхности планеты, то на каждый гектар Земли пришлось бы по 200 т органических продуктов обмена земной и водной флоры.
В основном благодаря водорослям, обладающим мощным фотосинтетическим реактором, ежегодно связывается около 175 млрд. т углерода и образуется примерно 400 млрд. т. органических веществ и 460 млрд. т кислорода. При этом накапливается энергия, эквивалентная мощности 200000 таких гидроэлектростанций, как Куйбышевская.
Сине-зеленые спартанцы
Водоросли, как и бактерии, - наиболее древние и устойчивые организмы. В процессе эволюции они в отличие от других живых существ выработали такие компенсаторные механизмы, которые позволили им приспособиться к неблагоприятным условиям внешней среды.
В суровых климатических условиях одноклеточные низшие растения приживаются гораздо раньше других "старожилов" флоры - мхов и грибов. Интересно, что, поселившись в самых неприхотливых местностях, водоросли вытесняют своих собратьев - лишайники. Микроскопические водоросли находят в ледниках Арктики, в снегах Заполярья, в горячих минеральных источниках. И здесь они вместе с некоторыми бактериями являются единственными живыми обитателями.
Приведем несколько примеров. В 1818 г. моряки, подходя на корабле под командой знаменитого капитана Джона Росса к берегам Гренландии, заметили, что на фоне ослепительно белого снега выделяются живописные участки красно-багрового цвета. Это зрелище было так очаровательно, что капитан назвал ущелье, полное прекрасных "оазисов", кармазиновой скалой. Виновниками интенсивного покраснения отдельных участков снега оказалась водоросль - хламидомонада. Исследуя такой "пораженный" водорослями кусочек снега под микроскопом, на предметном стекле можно увидеть бесчисленное количество круглых клеточек, внутри которых имеются хлорофиллоносные включения.
В арктических зонах ученые неоднократно отмечали различную окраску снега в зависимости от произрастающих там микроскопических растений. Так, зеленый цвет снега объясняется наличием водорослей рафидиум, бурый - наличием сине-зеленых водорослей. А водоросль скотиэлла придает снегу черный цвет, как будто он густо покрыт сажей. Есть данные о том, что водоросли, растущие на внутренней поверхности льда, меняют его обычную окраску.
Многочисленные эксперименты убедительно доказывают, что древнейшие низшие растения отлично приспосабливаются к суровым условиям. Неоднократно подтверждалось, что водоросли вполне удовлетворительно переносили семидесятиградусные морозы. Даже после длительного замораживания до температур, приближающихся к абсолютному нулю (до минус 238°), водоросли сохраняют способность к дальнейшему развитию. Правда, при таких весьма низких температурах обменные процессы в водорослях на время приостанавливаются. Но едва стоит их отогреть - и они вновь начинают расти как ни в чем не бывало.
Как видите, образ жизни водорослей действительно спартанский. Не так давно советский ученый Л. К. Лозина-Лозинский поставил следующий опыт. Он замораживал предварительно подсушенные одноклеточные водоросли почти до абсолютного нуля. После оттаивания растения вновь обретали способность к размножению. В своих работах основоположник учения о биосфере академик В. И. Вернадский приводит опыты французского физика Поля Беккереля. Этот ученый опускал мхи, лишайники и водоросли на несколько недель в жидкий воздух, температура которого приближалась к минус 190° (температура везде приводится по шкале Цельсия). При отогревании в горячей воде водоросли и другие низшие растения довольно быстро оживали. Даже после шестилетнего нахождения их в жидком воздухе Поль Беккерель добивался полного восстановления обменных процессов в низших организмах.
Весьма интересен и такой факт: после погружения водорослей в жидкий гелий, температура которого, как известно, равна минус 271°, они все равно снова начинали жить, когда их отогревали.
Водоросли сравнительно легко могут переносить не только весьма низкие температуры, но и довольно высокие, которые до недавнего времени считались абсолютно смертельными для всех живых существ. Неоднократно ученые обнаруживали водоросли в горячих источниках с температурой до плюс 70 - 80°. В гейзерных источниках Камчатки исследователи нередко находили этих "старичков" жизни. А температура гейзеров нередко достигает 90°, а то и более.
Эти факты весьма интересны с научной точки зрения. При высоких температурах белки, как правило, коагулируют (свертываются), что делает невозможным существование живых организмов. Белок обычно коагулирует при плюс 60 - 70°. Природа же доказывает другое. Споры грибков и бактерий могут приспосабливаться к весьма высоким температурам (до плюс 130 - 140°). Видимо, низшие организмы в процессе жизни выработали особые жароустойчивые белки. Вполне возможно, что эти организмы способны выдерживать и более высокие температуры при соответствующем давлении окружающей атмосферы. Все эти весьма интересные наблюдения расширяют наши представления о границах жизни вообще.
Рассматривая с диалектической точки зрения вопросы приспособляемости живых организмов, мы приходим к выводу, что неблагоприятные условия внешней среды в конце концов осваиваются растениями. Адаптация (приспособляемость) низших организмов к скудным условиям существования, выработанная в процессе эволюции, позволила видному советскому астроному Г. А. Тихону, подробно изучившему жизнь древнейших представителей, создать новую науку - астроботанику. Сейчас как никогда умы астрономов и биологов волнует проблема жизни на других планетах. Появляется все больше и больше данных о том, что на таких планетах, как Марс и Венера, имеются условия для развития жизни. Неоднократно в отечественной и зарубежной прессе появлялись и появляются сообщения о том, что, например, на Марсе есть некоторые представители низших организмов.
И действительно, на некоторых планетах солнечной системы в настоящее время наблюдаются такие условия, которые когда-то существовали на Земле в период первых проявлений жизни. Г. А. Тихов доказал, что некоторые виды земных растений могли бы приспособиться к ныне существующим условиям далеких планет, в частности Марса и Венеры. Последние научные данные говорят о том, что любые проявления жизни могут наблюдаться лишь на холодных, т. е. отражающих свет от звезд, небесных телах средних размеров.
Вернемся к нашим соседям Марсу и Венере. Спектральный анализ позволил сделать вывод о весьма незначительном содержании кислорода в атмосфере Марса. В таких условиях развитие высших организмов на данном этапе совершенно исключено. Разговор может идти только о низшей флоре. Прослеживая эволюцию развития водорослей, мы видим, что их развитие шло в условиях кислородного голодания. Используя углекислый газ, они постепенно обогащали гидросферу и атмосферу Земли кислородом. Аналогичным образом жизнь может развиваться и на близких к Земле планетах. Подтверждением этому служат некоторые проведенные опыты.
Был проведен следующий эксперимент. Запаянную трубку наполнили стерильными парами воды с некоторыми жизненно необходимыми химическими элементами. Кислород из трубки был полностью удален. В такие условия поместили водоросли и мхи, которые, усваивая минеральные вещества, стали синтезировать углекислый газ. Хорошая освещенность позволила водорослям и мхам продуцировать кислород. В таких условиях эти организмы жили в течение восьми лет, пока не кончились питательные вещества.
Подобные реакции вполне осуществимы на Марсе и Венере. На Марсе углекислого газа в два раза больше, чем в атмосфере Земли. Используя его, низшие растения могут обогащать атмосферу этой планеты кислородом.
Правда, на Марсе совсем мало воды. И это, естественно, является сильным тормозом для интенсивного роста простейших организмов.
Венера - другое дело. При весьма незначительном содержании кислорода атмосфера этой планеты богата другими составными частями воздуха, в число которых входит и углекислый газ. Возникает вопрос: а нельзя ли на Венеру забросить некоторые виды водорослей на космическом корабле? Водоросли за несколько лет "съедят" много тысяч тонн углекислоты и освободят адекватное количество кислорода. Все это приведет к дальнейшему развитию жизни. А будущие космонавты на такой планете смогут пополнить свои пищевые запасы, подышать свежим воздухом, отдохнуть и продолжить запрограммированный полет.
Этот вопрос серьезно обсуждался несколько лет тому назад в американской прессе. И американский ученый Карл Саган дает на него вполне положительный ответ. По его мнению, ракеты смогут доставить определенное количество водорослей на Венеру, которые со временем сделают атмосферу этого небесного тела пригодной для жизни. Планета может стать обитаемой в полном смысле слова. Это было бы величайшей победой человеческого разума над природой. Но сбудется ли такая мечта, реальна ли она?
С критикой американского ученого выступает советский ученый профессор А. А. Ничипорович. Он ставит под сомнение возможность жизни водорослей в непривычной обстановке Венеры. Действительно, для питания водорослей нужен не только углекислый газ. А будет ли там достаточное количество необходимых для низших растений компонентов, в частности азотистых и фосфорных соединений, серы и т. п.? Представим, что будет. Не исключено, что в атмосфере Венеры процессы фотосинтеза могут протекать совершенно иначе, чем на Земле. Если это так, то тогда водоросли не окажут плодотворного влияния на атмосферу Венеры. Возможно и другое: низшие растения засорят другую планету и в то же время до неузнаваемости видоизменятся, и будущие космонавты и ученые не узнают те растения, которым когда-то были вручены "верительные" грамоты. Картина распределения жизни может быть сильно искажена - это хорошо понимают ученые. И все-таки мечтать о подобном эксперименте надо. Мечта лишь тогда претворяется в действительность, когда будут самым тщательным образом проверены и изучены мельчайшие звенья проблемы, когда будут поставлены все точки над "и".
Санитары моря
На мелководье рек и морей водоросли и другие донные растения иногда так интенсивно разрастаются, что заполняют собой всю толщу воды. Благодаря этому в водоеме накапливается большое количество органических веществ. Казалось бы, в этих местах создаются идеальные условия для развития всевозможных микроорганизмов как патогенных, так и безвредных для подводной флоры и фауны. И действительно, условия для этого есть все: хорошая прогреваемость солнцем, обилие кислорода и других важных составных частей воздуха, наличие самых разнообразных жизненно необходимых макро- и микроэлементов.
Однако бурного роста микробов не происходит. В чем же дело? Всем давно известно выраженное бактерицидное действие лука и чеснока. Если мы рассмотрим под микроскопом микрофлору налетов зубов до и после употребления чеснока, то воочию убедимся в чудодейственной силе чеснока по почти полному исчезновению микроорганизмов. Всем также хорошо известна целебная сила антибиотиков, в частности пенициллина и стрептомицина, добываемых из различных плесневых грибков. Эти и другие антибиотики известны как мощные противомикробные средства. Что же представляют собой летучие и нелетучие вещества растений, которые губительно действуют на окружающую их микрофлору?
В 1928 - 1929 гг. советский ученый Б. П. Токин создал учение о так называемых фитонцидах. Он выяснил, что растения в процессе жизнедеятельности синтезируют и выделяют особые вещества, губительно действующие на вредоносные для растений силы. Эти вещества были названы фитонцидами. В своей замечательной книге "Целебные яды растений", последнее издание которой вышло в 1967 г., Б. П. Токин подробно освещает фитонцидные свойства многих растений. Поскольку тема настоящей главы созвучна труду основателя учения о фитонцидах, автор широко пользуется здесь материалом Б. П. Токина.
Антибиотические свойства низших организмов были известны давно. Антибиотики являются одним из проявлений фитонцидного действия растительного мира. Многие антимикробные препараты были получены из низших растений - плесневых грибков. Синтез фитонцидов - один из важнейших защитных факторов наземной и донной флоры от всевозможных вредно действующих на нее организмов. Эти защитные вещества образовались в результате длительной эволюции растений. Кстати, фитонциды играют не только защитную роль. Значение их для флоры надо понимать гораздо шире. Они активно участвуют в различного рода обменных процессах растительного организма, являясь также важным фактором иммунитета (невосприимчивости) к патологическим моментам внешней среды. Фитонцидами растение как бы само себя стерилизует.
Фитонцидными свойствами обладают все без исключения растения как различных водоемов, так и суши.
Что же такое фитонциды? Б. П. Токин пишет: "...под фитонцидами мы условимся понимать вещества растений разнообразной химической природы, обладающие свойствами тормозить развитие или убивать бактерий, простейших, грибы и те или иные многоклеточные организмы и имеющие важное значение в предохранении растений от заболеваний, то есть играющие важную роль в естественной невосприимчивости к заразным заболеваниям - иммунитете растений". Сила фитонцидов настолько велика, что ее можно сравнить с действием высокой температуры на микробы.
Наиболее ярко фитонцидные свойства проявляются у одноклеточных растений. Сине-зеленая водоросль осциллярия, как показали опыты, выделяет в окружающую воду антибиотики, убивающие многие микробы даже на значительном расстоянии.
Самые различные процессы протекают в толще воды - и большинство из них являются для нас тайной. Не исключена возможность, что некоторые из них объясняются фитонцидным действием водорослей.
Установлено, что между водорослями и микроорганизмами существует ярко выраженный антагонизм. Мы уже знаем правило: мало водорослей - много микробов, много водорослей - мало микробов. Вода, содержащая в 1 см3 до 500 микробов, считается чистой с гигиенической точки зрения, до 1000 микробов - удовлетворительной, до нескольких тысяч - непригодной к употреблению. Для сравнения скажем, что молоко, содержащее в 1 см3 30000 микробов, считается вполне пригодным для употребления. Водоросли своими фитонцидами способствуют очищению воды от вредной микрофлоры. Так, в одном из подмосковных водоемов в 1 см3 были обнаружены десятки тысяч планктонных организмов, а соседей-микробов всего несколько десятков.
Приведем еще несколько примеров фитонцидного действия водорослей. Во время активного цветения воды возьмем из нее несколько кубических сантиметров жидкости. Процедив через плотный фильтр или просто хорошо прокипятив воду, мы избавим ее от планктонных организмов. Казалось бы, что этим самым создались неблагоприятные условия для жизни бактерий, лишенных органической пищи. Но выходит наоборот. Микробы бурно размножаются.
Один ученый взял из водоема 50 см3 воды и наполнил ею колбочки, предварительно тщательно отфильтровав воду, избавив ее от планктона. В другие колбочки он налил непрофильтрованную воду. Через некоторое время он сделал посевы воды из всех колбочек на питательные среды. Оказалось, что в 1 см3 воды непрофильтрованной было всего 1100 бактерий, а в таком же объеме профильтрованной - 1 451 000 бактерий!
Не исключена возможность, что когда-нибудь из водорослей точно так же, как сейчас из плесневых грибков, будут получены сильнодействующие медикаментозные препараты. А это принесет новую победу не только медицине, но и другим наукам. Последнее слово за учеными-энтузиастами.