Вернадский считал, что биосфера включает в себя два типа вещества: косное и живое. Косные вещества — минералы не изменились за время своего существования. Ученый писал: “Нет новых минералов, появившихся в земной коре в течение геологического времени, если не считать ими созданий человеческой техники”. Живое же вещество постоянно менялось в ходе эволюции. Вернадский подчеркивал: “Живой мир биосферы палеозоя, 550–230 миллионов лет назад, и живой мир биосферы нашего времени резко различны, мир косной материи один и тот же”. Но косная и живая материи тесно взаимосвязаны, значит, для того чтобы сохранялась в прежнем виде косная материя, должны быть приблизительно одинаковыми средний химический состав и средняя масса живой части биосферы, то есть живая часть должна составлять строго определенную долю массы всей биосферы. Только тогда не даст сбоя важный природный механизм, называемый корой выветривания, сутью которого является образование горных пород на поверхности Земли в результате разложения коренных пород, накопления малоподвижных остаточных продуктов — таких как алюминий, железо, титан, выноса щелочей и кремнезема. Именно с этим процессом связано образование месторождений многих полезных ископаемых. Получается, что с самого начала своего существования биосфера должна была состоять из различных форм жизни с разнообразными геохимическими функциями, обеспечивающими существование явлению, именуемому корой выветривания. Вернадский подчеркивал: “Функции жизни в биосфере — биохимические функции — неизменны в течение геологического времени, и ни одна из них не появлялась вновь в ходе геологического времени. Они непрерывно существуют одновременно”.
Вот эти биохимические функции:
1. Газовая функция , тесно связывающая все газы биосферы с жизнью. (N2-O2-CO2-CH4-H2-NH3-H2S). Создание и уничтожение этих газов осуществляется биогенным способом.
2. Кислородная функция — выделение свободного кислорода из углекислого газа CO2, воды H2O и тому подобное.
3. Окислительная функция — происходящее в биосфере окисление бедных кислородом соединений.
4. Кальциевая функция — выделение кальция в виде чистых солей, углекислых, фосфорокислых, щавелевокислых.
5. Восстановительная функция — образование из сульфатов соединений типа H2S, FeS2.
6. Концентрационная функция , переводящая некоторые элементы из рассеянного состояния в скопления благодаря воздействию живых организмов. Это, например, азот, углерод, кальций, железо и другие.
7. Функция сгорания органических соединений — разложение тел умерших организмов с выделением воды, углекислого газа, азота.
8. Функция восстановительного разложения органических соединений , дающая сероводород H2S, метан CH4, водород H2.
9. Функция метаболизма и дыхания организмов, связанная с поглощением кислорода и воды, выделением углекислого газа и миграцией органических соединений.
Эти биохимические функции выполняются самыми разными живыми организмами: бактериями, водорослями, мхами, простейшими одноклеточными, но организма, способного осуществить все эти функции сразу, в природе нет. Мало того, невозможна замена одного функционального исполнителя другим, так как это привело бы к обязательному преобразованию самой функции. И хотя человек может одновременно вызывать разнообразные химические процессы, этого он достигает, как писал Вернадский, умом и техникой, а не физиологической работой своего организма.
Таким образом, получается, что на Земле должна была зародиться сразу целая группа разнообразных одноклеточных организмов, способных выполнять перечисленные функции, или один простейший организм должен был быстро разделиться на разные формы, осуществляющие различные геохимические функции. Но такой период должен был бы оставить свой след в земной коре, а на сегодняшний момент фактов, подтверждающих это, не обнаружено. Из всего вышесказанного следует, что жизнь не могла быть принесена из космоса в виде единого организма, не могла самозародиться или появиться сначала как один какой-либо тип, например бактерия или водоросль, должен был возникнуть целый комплекс разнообразных живых форм. Этот комплекс, благодаря эволюционному развитию, развернулся в широчайший спектр, насчитывающий сегодня миллионы видов животных и растений.
В.И. Вернадский выделил основную отличительную особенность живого вещества — диссимметричность. Живая материя обладает неполной, нарушенной осевой симметрией, равенство правых и левых ее сторон не является абсолютным, тогда как для неживой материи характерна строгая осевая симметрия.
Первым о явлениях, связанных с преобладанием у живого вещества либо правой, либо левой стороны, поведал миру видный французский ученый XIX века Луи Пастер, явившийся основоположником современной микробиологии. Его исследования показали: и в строении живого вещества, и в физиологических проявлениях целых живых организмов преобладает ярко выраженная правая диссимметрия. Очень редко, но все-таки встречаются левые формы жизни, например среди раковин моллюсков иногда попадаются экземпляры с левой диссимметрией.
Другой французский ученый конца XIX века физик Пьер Кюри установил: “Диссимметрия может возникать только под влиянием причины, обладающей такой же диссимметрией”. Это подтвердило догадку Пастера, что зарождение жизни могло произойти только в праводиссимметричной среде. Но все неорганические процессы и образования на Земле обладают обычной симметрией. Значит, земная жизнь, возможно, имеет неземные корни.
Итак, В.И. Вернадский выделил три основных условия зарождения жизни:
1. При образовании биосферы на земной коре происходили физико-химические явления и процессы, которые сейчас в ней отсутствуют, но которые были необходимы для самопроизвольного возникновения жизни. Однако к ним не могут относиться обычные физические, химические и геохимические процессы.
2. Жизнь не могла возникнуть и длительно существовать как один какой-либо вид организмов, из которого в дальнейшем обычным эволюционным путем появились все остальные. Имеющиеся данные о постоянстве биохимических функций живого вещества в биосфере заставляют предположить одновременное или почти одновременное образование группы простейших одноклеточных организмов, выполнявших различные биогеохимические функции. Эти функции в свою очередь и сформировали биосферу Земли. Впоследствии путем эволюции из простейших развились все остальные организмы, существовавшие в дальнейшем только в пределах биосферы.
3. В соответствии с выводами, сделанными Пастером, и принципом Кюри этот необычный процесс, не укладывающийся в рамки обычных физико-химических явлений, должен обладать правой диссимметрией.
Всем этим условиям, по мнению Вернадского, удовлетворяет грандиозная космическая катастрофа, ведь именно в космическом пространстве распространены диссимметричные явления. Обратите внимание на форму спиральных туманностей. Ученый полагал, что Тихоокеанская впадина, придающая земной коре диссимметрию, могла образоваться в результате крупнейшего космического переворота: отделения Луны от Земли. Эта гипотеза не подтвердилась, Луна никогда не была частью Земли. Но громадная впадина Тихого океана могла появиться и после падения очень крупного астероида. Палеонтологические исследования показывают: жизнь возникла на Земле приблизительно в то время, когда закончилось формирование Земли как планеты, от 4,5 до 3,5 миллиардов лет тому назад, а геологическая диссимметрия, связанная с разделением на Атлантический и Тихоокеанский сегменты, существует не менее 1,5 миллиардов лет.
В настоящее время, когда учеными уже доказано, что космические процессы оказывают огромное влияние на эволюцию жизни, что образование Земли объясняется накоплением астероидов, а наклон оси вращения нашей планеты является результатом падения космического путешественника-гиганта, гипотеза В.И. Вернадского вызывает все больший интерес. Возможно, в скором времени эта теория получит новые подтверждения и мы убедимся, что жизнь и планета — ровесники, обязанные своим чудесным рождением великим космическим катаклизмам.
Глава 4. Юг И Север меняются местами
Каждую секунду наше Солнце излучает огромное количество энергии, именно благодаря этой энергии возникла и существует на Земле жизнь. Но до Земли доходит лишь маленькая часть колоссальной энергии, испускаемой нашей звездой, — всего лишь половина миллиардной ее части. Резкое увеличение количества поступающей космической энергии не улучшило бы условия жизни на Земле, а скорее всего, уничтожило бы саму жизнь. Даже сравнительно небольшое увеличение интенсивности космического излучения приводит к трагическим последствиям. Хорошо известно, что каждые одиннадцать лет Солнце начинает проявлять особую активность, и это продолжается 2–3 года. Гигантские потоки Солнечных газов взлетают над поверхностью звезды на сотни тысяч километров и, оторвавшись, устремляются в космическое пространство. Иногда потоки таких частиц, обладающих огромной энергией, попадают в околоземное пространство. Ученые установили: этот одиннадцатилетний цикл сильно влияет на самочувствие земных живых организмов. Например, вспышки эпидемий некоторых заболеваний точно совпадают по времени с повышением солнечной активности. Получается, что даже находясь на громадном расстоянии от Земли, Солнце продолжает руководить ходом жизненных процессов на ней.
Матушка-природа позаботилась о нас и создала вокруг планеты целую систему различных и очень надежных защитных физических оболочек. Одно из самых важных мест в этой спасительной системе занимает земная атмосфера. Она как бы фильтрует космическое излучение, задерживая немалую его долю, способную оказывать на нас вредное воздействие. Верхний слой атмосферы, так называемая ионосфера, сформировался под влиянием магнитного поля Земли из частиц разреженного ионизированного газа. Космическое излучение, ультрафиолетовая и рентгеновская солнечная радиация бомбардируют атомы газа, превращая их в ионы и освобождая большое количество электронов. Таким образом, ионосфера не пропускает к поверхности Земли излучения, угрожающие существованию жизни на планете. Кроме этого, ионосфера обладает еще одним очень важным для человека свойством: она, как зеркало, отражает радиоволны и дает людям возможность общаться, невзирая на огромные расстояния. Кроме ионосферы, под действием магнитного поля вокруг Земли возникли два пояса заряженных частиц. Внутренний пояс обладает большой плотностью частиц. Он протянулся вдоль экватора широким кольцом от 35 градусов южной широты до 35 градусов северной широты, расстояние до поверхности планеты — около трех с половиною тысяч километров. Внешний пояс состоит большей частью из электронов, он почти в два раза шире внешнего и находится гораздо выше первого, причем расстояние от него до Земли может меняться в пределах от двадцати пяти до пятидесяти тысяч километров. Только благодаря этим двум защитным барьерам частицы больших энергий, идущие от Солнца, не достигают Земли, а отклоняясь, начинают вращаться вокруг нее. Очевидно, что напряженность магнитного поля планеты сильно влияет на экранизирующие способности ионосферы и поясов заряженных частиц. Мало того, если бы вдруг магнитное поле Земли исчезло, то исчез бы и спасительный барьер, удерживающий космические частицы больших энергий.
Геологические исследования свойств разреза горных пород доказывают, что северный и южный полюса планеты много раз менялись местами. Это явление называется инверсией магнитного поля. Только за последний период геологического времени продолжительностью в одиннадцать миллионов лет такая смена происходила не менее девяти раз. Установка нынешнего положения произошла, как предполагают, приблизительно 500–800 тысяч лет назад. Считается, что изменение полярности полюсов происходит каждые пятьсот тысяч лет. Значит, это событие может повториться буквально через какую-нибудь тысячу лет. По космическим меркам, это совсем маленький срок. Сам же процесс переворота продолжается несколько тысяч лет. В это время солнечная радиация почти свободно проникает в атмосферу, ведь защитные экраны снимаются, потому что напряженность магнитного поля падает в три раза. Только ультрафиолетовое излучение задерживается озоновым слоем атмосферы. Нельзя исключить того, что инверсия магнитного поля может стать причиной страшной природной катастрофы, грозящей гибелью всего живого на Земле. В то же время сейчас достоверно известно, что магнитное поле Земли уже неоднократно претерпевало подобные изменения, а жизнь продолжает существовать, хотя, возможно в несколько ином виде. Огромный скачок интенсивности космического излучения мог вполне привести к возникновению скрытых генетических изменений и большому росту числа мутаций в органическом мире. Может быть, и человек — плод такого рода мутаций.
Глава 5. Великие оледенения
Несомненно, эпохи оледенений нашей планеты надо отнести к числу широкомасштабных катастрофических явлений с весьма трагичными для живых существ, населяющих Землю, последствиями. Процесс оледенения — это не только резкое расширение площадей ледяных массивов, покрывающих планету, но и серьезное изменение климатических со значительным понижением температуры окружающей среды. Все это приводит к кардинальному изменению условий обитания животных и растений. Организмы, не сумевшие быстро приспособиться, погибают. Вот одно из свидетельств справедливости данного утверждения. На полуострове Камчатка было обнаружено гигантское кладбище мамонтов. Оно было огромным не по площади, так как занимало небольшой участок долины местной реки, а по числу нашедших здесь свою смерть особей. Бивни, черепа, скелеты сотен северных слонов-великанов представляют собой сплошной белый слой, отчетливо видный на срезе горных пород обрывистого берега реки. Кроме этого маленького участка, кости мамонтов на Камчатке почти нигде не найдены. Этому странному, на первый взгляд, явлению можно дать довольно простое объяснение. Долина реки Камчатки окружена горными массивами. Понижение температуры привело к образованию ледников в горах. Похолодание продолжалось, и оледенение расширялось. Горные ледники в конце концов сомкнулись кольцом и оставили нетронутым лишь маленький клочок земли в речной долине. Сюда и пришли мамонты со всей Камчатки. Здесь они и погибли, погибли не столько от нехватки пищи, хотя, конечно, такой клочочек земли не смог бы прокормить это огромное стадо, сколько от страшного холода, ведь близлежащие ледники стали причиной резкого падения температуры воздуха. И это не единственный пример катастрофических последствий великих ледниковых периодов для растительного и животного мира.
Учеными найдены свидетельства как минимум четырех наиболее крупных ледниковых периодов. Были обнаружены признаки оледенения, имевшего место 2300 миллионов лет тому назад в архейскую эру. Следующее, предполагают, произошло 400 миллионов лет тому назад в сигурийском периоде. 250 миллионов лет тому назад в каменноугольном и пермском периодах палеозойской эры наступило новое резкое похолодание, приведшее к распространению ледников на континенты. Последнее оледенение, о котором немного рассказывалось выше, стало серьезной проверкой на выживаемость для первобытного человека, ведь оно имело место уже в четвертичном периоде и завершилось всего 1100 лет назад. Быстро, в течение всего одного тысячелетия, освободились от ледяного покрывала толщиной 2–4 километра Канада, Гренландия, север Европы и Азия. Расчеты ученых показывают, подобные ледяные массивы не могли исчезнуть в результате простого таяния в связи с повышением температуры окружающей среды. Видимо, большая часть ледяного покрова сползла в океанические воды, продрейфовала в южные широты и уже там растаяла. В результате этого существенно повысился уровень океанов, и закрытый когда-то залив превратился в Северный Ледовитый океан. Его холодные воды соединились с мировым океаном, и мощное теплое атлантическое течение Гольфстрим помогло растопить громадные айсберги, а также существенно изменило климат Скандинавии.