Биосфера выглядит тонкой плёнкой жизни, только если её сопоставлять с параметрами планеты. Но мы ведь обычно смотрим на биосферу не из космоса, а с земной поверхности, и на взгляд человека наш биосферный дом не так уж и мал. Попробуем определить его границы. Все этажи этого огромного здания под названием биосфера заселены. Некоторые этажи отличаются очень большим количеством обитателей, другие заселены не столь плотно. И архитектура здания, и стройматериалы, и распределение в нем жителей — всё имеет общие закономерности. Биосфера — это жизнь, а жизнь пронизывает различные «этажи» Земли: нижнюю часть атмосферы, всю гидросферу (водную оболочку) и литосферу (верхнюю часть земной коры). Границы биосферы совпадают с границами жизни на Земле: нижний предел — дно океана или глубинные геологические слои, верхний предел ограничен жёстким излучением ультрафиолетовых лучей. Именно благодаря способности озонового экрана поглощать опасные ультрафиолетовые лучи жизнь на Земле и существует. Другим условием, определяющим верхние границы биосферы, является понижение давления и уменьшение температур по мере набора высоты. Так, критический порог кратковременного пребывания человека без кислородной маски ограничивается высотой 6–7 тыс. м над уровнем моря. А верхней границей растений является высота около 6200 м. Насекомые могут жить и выше, питаясь заносимой на высоты пыльцой и другой органикой. Таким образом, если не иметь в виду случаи рекордных подъемов (птицы до 13–14 км, бактерии до 75–85 км), верхней границей реального распространения жизни следует считать высоту около 8–10 км.
9.jpg
В течение длительного времени исследователи спорили: до какой глубины простирается жизнь в океане? Так, английский натуралист Э. Форбс в 1841 г. категорически заявил, что ниже 540 м на глубине морей жизни нет, обосновывая свою уверенность результатами наблюдений в Средиземном море. Но через 20 лет с глубины 2160 м в этом море был поднят кабель, который был усеян ракушками и устрицами. И по современным представлениям вся толща Мирового океана, в том числе и самая глубокая Марианская впадина (11 022 м), занята жизнью. Так, в пробе грунта, взятого японским автоматическим батискафом «Кайко» на глубине 10 900 м, японские исследователи обнаружили 13 видов неизвестных науке одноклеточных организмов размером 0,5– 0,7 мм, существующих в неизменном виде уже почти миллиард лет! Изменение привычных границ существования живых организмов обусловлено умением некоторых из них приспосабливаться к жизни в экстремальных условиях. Наиболее легко приспосабливаются бактерии: чем проще устроен организм, тем меньше усилий ему потребуется, чтобы адаптироваться к окружающему миру. Среди этих одноклеточных организмов встречаются бактерии, живущие в горячих источниках, кислых средах, солевых концентрированных растворах. Ранее, например, считалось, что жизнедеятельность живых организмов ограничена температурой около 100°С, поскольку при более высоких температурах происходит потеря белковыми веществами их естественных свойств вследствие нарушения структуры молекул, но в срединно-океанических хребтах океанического дна в местах выхода гидротермальных источников были найдены хемосинтезирующие бактерии, живущие при температурах 350°С. Эти гидротермальные источники, названные «черными курильщиками» и «белыми курильщиками», на глубинах более 2,5 км при полном отсутствии света дают начало богатейшему всплеску жизни — уникальному оазису среди пустынных экосистем морских глубин.
В литосфере на глубине 4,5 тыс. м в нефтеносных водах также обнаружены микроорганизмы. Но на «пределах» биосферы можно найти лишь отдельные проявления жизни (споры, бактерии, мицелии грибов), а основная концентрация жизни наблюдается в местах соприкосновения различных геосфер. Кроме этого, в пределах биосферы существуют холодные полярные безжизненные пространства или жаркие и сухие безводные пустыни, где активная жизнь «замирает», но и там существуют живые организмы. Но когда же зародилась жизнь на планете Земля?
В литосфере на глубине 4,5 тыс. м в нефтеносных водах также обнаружены микроорганизмы. Но на «пределах» биосферы можно найти лишь отдельные проявления жизни (споры, бактерии, мицелии грибов), а основная концентрация жизни наблюдается в местах соприкосновения различных геосфер. Кроме этого, в пределах биосферы существуют холодные полярные безжизненные пространства или жаркие и сухие безводные пустыни, где активная жизнь «замирает», но и там существуют живые организмы. Но когда же зародилась жизнь на планете Земля?
10.jpg
Возникновение жизни на Земле — один из интереснейших вопросов, но однозначного ответа на него до сих пор нет. Одна из первых гипотез зарождения жизни была высказана ещё Аристотелем, который придерживался теории спонтанного (самопроизвольного) зарождения жизни. Согласно Аристотелю, определённые частицы содержат некое активное начало, которое при благоприятных условиях может создать живой организм. Аристотель предполагал, что примером активного начала является яйцо, но он также считал, что это и солнечный свет, и гниющее мясо. Затем основополагающей стала теория креационизма, утверждающая божественное творение жизни на Земле и мира в целом. Дискуссии продолжаются до сих пор. Предполагается, например, что жизнь могла быть занесена извне. Теория возникновения жизни вне планеты Земля называется гипотезой панспермии. Так, предполагается, что во Вселенной постоянно путешествуют зародыши жизни, которые — например, с метеоритами — и заносят жизнь из других планет. мира в целом. Дискуссии продолжаются до сих пор. Предполагается, например, что жизнь могла быть занесена извне. Теория возникновения жизни вне планеты Земля называется гипотезой панспермии. Так, предполагается, что во Вселенной постоянно путешествуют зародыши жизни, которые — например, с метеоритами — и заносят жизнь из других планет.
Возраст Земли как планеты Солнечной системы оценивается в 4,5–4,6 млрд лет. Представим всю прошлую историю планеты в виде 24 часов. Итак, согласно нашим часам образование планеты произошло в полночь. Тогда планета была безжизненна и холодна: суровая пустыня, покрытая тёмно-серым первичным веществом, с чёрным небом, огромным диском красной Луны и слабо греющим Солнцем. В условиях ледяного холода и проникающего ультрафиолетового излучения трудно себе представить даже наличие будущей гипотетической жизни на планете. Между 2 и 3 часами ночи (около 4 млрд лет назад) появились древнейшие из известных горных пород, в океанах начали образовываться железные руды. Между 5 и 6 часами утра (около 3,5 млрд лет назад) появились первые микроорганизмы. Очевидно, что появлению жизни на планете предшествовала химическая эволюция, но этот вопрос до сих пор является научной загадкой: даже самые примитивные организмы не могли образоваться непосредственно из простых химических веществ. В это время планета была совершенно иной: безжизненные реки и тёмно-бурый океан, заселённый огромным количеством цианобактерий. Именно цианобактерии, средний размер которых намного меньше миллиметра, явились «творцами» кислорода в атмосфере, поскольку первыми на Земле освоили таинственный процесс фотосинтеза. Благодаря цианобактериям в час дня (2 млрд лет назад) появился свободный кислород в атмосфере. Таким образом, более половины времени Земля существовала без свободного кислорода. В результате в атмосфере начинает возникать озоновый слой, преграждающий путь губительным ультрафиолетовым лучам. По мере увеличения кислорода в атмосфере небо становилось всё более голубым, океаны очистились от железа — и жизнь на планете стала расширять свои границы. И только вечером, между 8 и 9 часами (около 700 млн лет назад), появились многоклеточные организмы, около 10 вечера (450 млн лет назад) растения захватили сушу, перед 11 вечера планета была уже с цветковыми растениями (200 млн лет назад). Чем ближе к современности, тем сложней и разнообразней становились живые организмы. А первый человек появился всего за 30 секунд до полуночи! И за последние несколько секунд он сильно изменил облик планеты. Вопрос, когда и как возник человек, до сих пор не имеет однозначного ответа. В прошлые века существовало ровно два ответа: первый описан в Библии, второй — в теории Чарльза Дарвина. При этом Дарвин не отрицал первичного божественного начала, но предполагал, что Бог сотворил первые виды живых организмов, которые впоследствии эволюционировали в другие. Если принять за основу дарвиновскую теорию происхождения человека, то в настоящий момент предполагается, что разделение ветвей человека и обезьян произошло во временном интервале от от 5 до 7 млн лет назад. Долгое время ученые считали, что эволюция человека была более-менее линейной: одна форма сменяла другую, и каждая новая была прогрессивнее, ближе к современному человеку, чем предыдущая. Сейчас очевидно, что всё было гораздо сложнее: формирование «человеческих» черт шло одновременно у нескольких видов гоминид и временные интервалы существования многих видов сильно перекрываются. Иногда несколько разных видов гоминид, находящихся на разных уровнях близости к человеку, сосуществовали одновременно. Например, ещё в сравнительно недавнем прошлом (всего-навсего 50 тыс. лет назад) на Земле существовали как минимум 4 вида гоминид: Homo sapiens, Homo neanderthalensis, Homo erectus и Homo floresiensis. И если история возникновения человека ещё изучается, то уж что действительно очевидно, так это то, что именно он абсолютно поменял все детали отлаженного механизма эволюции природной среды. Но для того, чтобы определить роль человека в изменении природы, надо понять детали природного конструктора. Пусть не всё, но хоть бы некоторые.
11.jpg
