Глава II
Парад природы
Сколько весит жизнь?
Вертящийся шарик, на котором мы живем, заключен в пять разносортных оболочек: сверху легкая, газовая – атмосфера, затем водная – гидросфера (моря, озера, реки, грунтовые воды и ледники), каменная – литосфера (почва, земная кора и горные породы до глубины в 1200 километров). Все, что скрыто под земной корой, в недоступной «утробе» планеты, называют центросферой.
Пятая оболочка – биосфера, зона жизни. Под ней подразумеваются те части трех верхних оболочек, которые населены живыми существами.
Владения жизни не очень обширны (если сравнить их со всей массой Земли). В недра литосферы живые создания проникают, по-видимому, до глубины лишь 3 километров: здесь обнаружены поселения особых бактерий. Они жароустойчивы, способны переносить температуры до 100 градусов, и анаэробны, то есть извлекают кислород не из воздуха или воды, а из различных окислов.
Гидросферу (моря, океаны и пресные воды) жизнь пронизывает сверху донизу, от поверхности и до самой бездны океанской, мрачной, холодной, безмолвной.
Еще недавно думали, будто глубины моря необитаемы. Сейчас говорят, что суша безжизненная пустыня в сравнении с морем.
Наибольшая глубина, на которой были найдены живые существа, – 10 236 метров15. А максимальная известная пока глубина океана – 11 030 метров (Марианская впадина Тихого океана). Как видно, жизнь до самого дна наполняет соленые воды нашей планеты.
В атмосфере верхняя граница биосферы с точностью не установлена. Протяженность ее зависит от двух главных лимитов: воды (без нее жизнь невозможна) и космического излучения, большие дозы которого все убивают. Предполагают, что даже наименее оптимальные условия, при которых может существовать жизнь, кончаются в так называемой озоносфере, на высоте примерно 20–25 километров. Однако у низшего предела этого рубежа (в 20 километрах над землей) еще парят в разреженном воздухе некоторые бактерии и споры грибов.
Чтобы ответить на вопрос, сколько же весит биосфера, иначе говоря, все живое вещество нашей планеты, нам придется немного поупражняться в арифметике.
Некоторые океанологи полагают, что все морские рыбы, киты, моллюски, крабы, губки – весь бентос, пенктон и планктон, то есть все ползающие по дну, плавающие и парящие в волнах обитатели океана – весят, должно быть, около 60 миллиардов тонн16. Биомасса (живой вес) обитателей суши равна, по-видимому, еще 10 миллиардам тонн.
Значит, если положить на весы (мысленно, конечно) все животное население нашей планеты, то, чтобы уравновесить его, потребуется гиря в 70 миллиардов тонн. Надо полагать, что растений в море и на суше раз в сто тридцать больше: около 10 триллионов тонн. (Цифры эти, конечно, лишь приблизительны. Они говорят только о примерном порядке величин, да и тот у разных авторов весьма неодинаков.)
Если живое вещество биосферы распределить равномерно по поверхности Земли, то на каждый квадратный метр ее площади придется около 18 килограммов растительной и 140 граммов животной массы.
В море арена жизни наиболее обширна, биосфера здесь, так сказать, самая «толстая», потому что океан обитаем от поверхности до дна и животные (иногда до 77 миллионов на кубометр!) наполняют водные толщи в 3, 6, а местами и 10 километров глубиной.
В зоне литосферы «глубина» ареалов жизни совсем незначительна. Здесь одни лишь бактерии, как мы знаем, забрались в недра земли на несколько километров. Но и на суше обитает великое множество всевозможных существ. Они кишат здесь всюду. Подсчитали, например, что на маленькой (размером с носовой платок) площадке луга под Ленинградом, борются за жизнь три тысячи всевозможных животных, главным образом насекомых.
На скалах Новой Земли выводят птенцов 4 миллиона одних только кайр. А в Финляндии гнездится около 32 миллионов птичьих пар.
В Англии же птиц раза в два больше. В США лишь воробьев (по весьма приблизительным подсчетам) не менее 150 миллионов. Всех же гнездящихся в Соединенных Штатах птиц около пяти с половиной миллиардов.
Специалисты полагают, что на земном шаре обитает сейчас не менее 100 миллиардов всевозможных птиц. Если принять средний вес каждой птицы в 20 граммов (так как это главным образом мелкие певчие пташки), получим биомассу, равную 2 миллионам тонн.
Как многочисленны порой бывают птичьи стаи, рассказывает история странствующих голубей Северной Америки, которые, появляясь в небе, буквально заслоняли солнце. Становилось сумрачно, как при затмении. Голубиный помет падал с неба, подобно хлопьям снега, гудение крыльев напоминало свист штормового ветра. В одной такой стае насчитали как-то 2 230 272 000 голубей!
Однако птицы далеко не самые многочисленные из обитателей суши: основную массу ее живого вещества составляют, по-видимому, насекомые, клещи, пауки и земляные черви. Дождевых червей, например, под каждым квадратным метром почвы живет от 16 (сосновый лес) до 600 (огороды). Если учесть, что дождевые черви встречаются во всех странах, кроме самых засушливых и холодных (хотя некоторые виды обнаружены даже в районе устья Лены), и принять их среднее число под квадратным метром почвы за двадцать, получится, что на всем земном шаре (за вычетом Антарктиды, арктических островов и территорий, занятых пустынями, тундрой и покрытых оледенением) обитает около 2 квадрильонов (2 · 1015) червей.
Допустив, что каждый из них весит хотя бы полграмма, получим, что биомасса всех дождевых червей на Земле равна миллиарду тонн, то есть одной семидесятой всего предполагаемого животного вещества нашей планеты. Их в тысячу раз больше, чем птиц (по весу, а не по числу экземпляров).
Цифра эта, по-видимому, близка к истине, так как многие ученые считают, что дождевые черви и их более мелкие родичи – другие почвенные олигохеты и нематоды17 – самые многочисленные на Земле живые существа. Не считая, конечно, микроорганизмов, которых даже в грамме лесной почвы до 25 миллионов, а в море в каждом кубическом сантиметре планктона только бактерий 20 миллионов!
Некоторые насекомые в благоприятные для них годы появляются на арене жизни полчищами, которые мало уступают своей многочисленностью легионам червей, неутомимо роющих под нашими ногами землю. Примером может служить саранча. Стаи ее затмевают небо и весят нередко тысячи, а порой и миллионы тонн!
Другой пример – тли. Зоологи не первоклассные математики, но сумели, однако, подсчитать, что потомство всего одной тли в течение года покрыло бы Землю сплошной копошащейся массой: каждая тля в течение десяти месяцев может породить 17 000 000 000 000 000 col1¦1¦ (17 тысяч октильонов) тлей!
Нам повезло, что у этих насекомых в природе много врагов, они их истребляют без счета, и, сколько бы тли ни плодились, им никогда не удается и на полдистанции приблизиться к страшной цифре.
«Образцы» жизни
Основная масса живого вещества нашей планеты сложена из 20–23 химических элементов. Главных из них шесть. Углерод, водород, кислород, азот, сера, фосфор. Затем калий, натрий, литий, кальций, магний, барий, железо, никель, медь, цинк, алюминий, кремний, хлор, йод, бор и фтор.
Комбинируя по-разному эти и некоторые другие элементарные «кирпичики», природа создала все разнообразие животного и растительного царства – полтора миллиона различных видов живых организмов. Около трети из них принадлежит к растительному царству, оставшийся миллион – животные18.
Никогда и никем не будет собрана, по-видимому, достаточно полная коллекция жуков: их слишком много – более 100 тысяч разных видов. На втором месте моллюски и бабочки, затем осы, пчелы, муравьи, мухи, раки и пауки. Рыб тоже немало – 20 тысяч видов, а птиц поменьше – около 9 тысяч.
Познакомимся теперь поближе с некоторыми наиболее типичными, так сказать, «образцами» живых созданий.
Все живые организмы, населяющие Землю, представляют собой либо растения, либо животных, либо и растения и животных одновременно, либо, наконец, ни растения, ни животных, а вирусы.
Растения отличаются от животных главным образом тем, что их ткани содержат особое чудо-вещество: хлорофилл. Оно зеленого цвета19 и способно, улавливая энергию солнечных лучей, из неорганических веществ творить органические. Из шести молекул углекислого газа и шести молекул воды создают одну молекулу сахара и шесть молекул кислорода. Процесс этот именуют фотосинтезом, то есть созиданием с помощью света.
Затем растения преобразуют сахар в разного рода органические кислоты, добавляют к ним азот и другие вещества, добытые из почвы, и создают в своих тканях белки и жиры.
Водоросли (их 18 тысяч видов) – самые примитивные и древние из растений. Они бывают одноклеточные микроскопические и многоклеточные очень крупные, порой метров до 70 длиной. Все многоклеточные водоросли – растения талломические. Они сложены из одного нерасчлененного куска плоти – таллома, который, правда, нередко бывает причудливо рассечен, но никогда не развиваются на нем ни цветы, ни настоящие листья, ветки и корни. Размножаются водоросли спорами, то есть неоплодотворенными «семенами».
Из спор вырастают маленькие растеньица – детища «непорочного зачатия». Одни из них развивают яйцеклетки, другие подвижные сперматозоиды, и те устремляются к яйцеклеткам. Вот слились они, и из оплодотворенной теперь яйцеклетки вырастает сама водоросль. Высшие же, цветковые, растения развиваются из семян, оплодотворенных еще в цветках. Они, следовательно, размножаются после оплодотворения, а водоросли – до него.
В этом главное отличие семени от споры.
Грибы – особая, близкая к водорослям группа тоже талломических спороносных, но, увы, потерявших хлорофилл растений.
У мхов есть уже стебли и листья, а у папоротников корни, но нет ни цветков, ни семян. Мхи и папоротники размножаются тоже спорами.
Хвойные деревья представляют следующую ступень развития растительного царства: у них есть уже семена, но нет цветков и плодов. Поэтому и называют их голосемянными: ведь семена хвойных деревьев не покрыты мякотью и оболочками плодов.
И наконец, цветковые растения своими совершенными формами венчают растительное царство, как человек завершает развитие животного мира. Древнейшим из цветковых растений считается тополь: его ископаемые остатки найдены в Гренландии, в слоях земли, образовавшихся 100–130 миллионов лет назад. Некоторые ботаники оспаривают, однако, право тополя называться патриархом всех цветоносов и отдают пальму первенства прекрасной магнолии.
У животных нет хлорофилла, и поэтому они питаются только теми органическими веществами, которые заготовляют растения. Кроме того, животные обычно бегают, прыгают, ползают, летают и плавают – одним словом, не сидят на месте, а передвигаются. Растения же неподвижны. Но признак этот не постоянен: есть ведь совершенно неподвижные животные, иные из них не могут даже шевелиться. Губки, например. А с другой стороны, некоторые низшие грибы и водоросли способны медленно скользить в воде или в соках собственного тела, которыми предварительно выстилают свой путь.
Говорят, что, создавая животный мир, природа проявила неумеренную страсть к разнообразию. Зоологи разделяют всех обитающих на Земле существ по меньшей мере на десять разных типов. Тип – наивысшая категория в научной классификации животного царства, а вид (и подвид) – наинизшая. Это как в войсках: армия здесь равноценна типу, а взвод – виду (отделение будет подвидом).
У каждого типа свой план строения. Чтобы пояснить это, сравним, например, тип членистоногих (это раки, пауки и насекомые) с позвоночными: рыбы, лягушки, гады, птицы и звери.
И у тех и у других есть голова, глаза и другие органы чувств, желудок, кишечник, нервная система, мускулатура, скелет. Но порядок, вернее – план, по которому перечисленные выше «детали» живой машины соединены в единый, так сказать, агрегат, у них разный. У позвоночных скелет – опора всех органов – спрятан под мускулатурой, а осевой ствол нервной системы тянется вдоль позвоночника по спинной стороне животного, поэтому и называют его спинным мозгом. А у членистоногих ведь не так: их скелет прочным панцирем покрывает все тело. Мускулатура лежит под ним, прирастая к внутренней поверхности брони, а вдоль тела по брюшной его стороне тянется нервная цепочка – ее можно было бы назвать брюшным мозгом.
Животные, объединенные в тип моллюсков, то есть мягкотелых (улитки, осьминоги, каракатицы), обходятся вообще без скелета.
Но у моллюсков и членистоногих, у позвоночных и червей тело, как говорят, билатерально симметричное: через него можно провести только одну плоскость, рассекающую его на симметричные, во всем подобные половины, потому что у этих животных есть брюшная и спинная стороны тела, его задний и передний концы.
Однако первые свои опыты природа начала с созидания жизни совсем по другому конструкторскому плану: первые ее дети обладали лучевой симметрией, и их дожившие до наших дней потомки иллюстрируют эту истину странными формами своего тела, у которого нет ни брюшной, ни спинной стороны. Есть только передний и задний концы. Поэтому «лучистых» животных нетрудно рассечь на пять, шесть, восемь или бесчисленное множество одинаковых кусков.
Это губки и кишечнополостные (медузы и кораллы).
Странное название «кишечнополостное» говорит о том, что это невзрачное создание представляет собой, по сути дела, одну толстую кишку. На заднем конце кишка «запаяна» и прочно прикреплена к какому-нибудь камню, который лежит на дне моря. Другой конец кишки – беззубый рот животного – окружен щупальцами.
Кишечнополостные словно замерли в своем развитии на стадии зародыша самого раннего возраста.
Все живое развивается из яйца – эту истину наука уже давно постигла. Яйцо делится и скоро превращается в шар, сложенный из груды клеток, его потомков. Затем одна сторона шара втягивается внутрь: получается полый внутри двухстенный шаровидный мешок – гаструла.
Развиваясь из яйца, каждое животное: червь, и птица, и лев – царь зверей, и даже человек – венец природы – какое-то время бывает гаструлой. Потом гаструла усложняется, создает в себе разные органы, и из гаструлы вырастает зародыш.
Но кишечнополостные, став гаструлой, нашли, очевидно, «мгновение прекрасным», остановили свой выбор на полом двуслойном мешке и в поисках новых жизненных форм дальше не пошли по тернистому пути эволюционного прогресса.
Подобно бабочке, развивающейся из гусеницы, многие виды кишечнополостных существуют в двух чередующихся друг с другом поколениях – медузах и полипах.
Из яйца рождается полип, похожий на стебелек со щупальцами. Стебелек почкуется, от него ответвляются новые полипы – гидранты. Они почкуются, в свою очередь, и животное превращается вскоре в колонию полипов, внешне похожую на ветвистое деревце. Сходство с растением довершают «корни» – стелющиеся по дну отростки, которыми вся компания прирастает к камням.
Пища, схваченная щупальцами одного полипа, идет на общий стол, так как полости гидрантов соединены каналами в одну пищеварительную систему.
В положенный природой срок на колонии набухают почки особого сорта. Это будущие медузки. Подрастая, они отрываются от дерева-животного и уплывают в море на поиски приключений. Тело медузы тоже, по сути дела, полый мешок, только очень толстостенный и сплющенный сверху вниз. Ее ткани налиты водой – оттого медуза такая прозрачная: это сильно разбавленный водой (на 98 процентов) живой студень.
В нем развиваются яйца, и, плавая по волнам, медузы разносят их по всему океану. Вылупившиеся из яиц личинки опускаются на дно и превращаются в кустистых полипов, чтобы все начать сначала.
На границе двух миров
Зоологи и ботаники давно спорят о жгутиконосцах – растения они или животные?
Предмет их спора столь невелик, что простым глазом его не увидишь. Жгутиконосцы микроскопические существа – живые «шарики», «колбаски», «лодочки» с хвостиками. «Хвостики» тонкие, жгутиковидные, они ударяют ими по воде и плывут.
В каждой луже миллиарды жгутиконосцев. Под микроскопом видно, что цветом они зеленые: полным-полно у них под прозрачной «кожицей» хлорофилловых зернышек. Значит, это растения?
Решить не просто.
Тысячи хвостатых шариков, словно молекулы в тепловом движении, беспорядочно скачут в капле воды. Вот одни наткнулся на бактерию. Втянул ее в миниатюрный «ротик» и… проглотил. У растений нет ртов. И глаз тоже нет. А у жгутиконосцев есть «карие» глазки. Обычно это просто бурое или красноватое пятнышко, воспринимающее свет. Но иногда оно углублено в виде чаши, в которой лежит линзовидный комочек крахмала. Он прозрачный – это хрусталик первородного глаза.
Так это животное?
Все зависит от погоды: в солнечный день, когда много света, жгутиконосцы скорее растения. Занимаются фотосинтезом: из углекислого газа и воды изготавливают сахар. Им и питаются. В пасмурную погоду, когда света мало, некоторые из них переходят на другую диету: ловят бактерий и мелкие водоросли.
Поэтому и нелегко биологам решить, с кем же они, наконец, имеют дело. Зоологи считают, что жгутиконосцы простейшие животные20. А ботаники числят их в разряде низших водорослей.
Вирусы – полная противоположность жгутиконосцам: они не принадлежат, по-видимому, ни к растительному, ни к животному царству. Они тоже стоят на рубеже двух миров, но рубеж этот особенный: разделяет природу живую и неживую.
Вирусы были открыты 70 лет назад нашим соотечественником Дмитрием Ивановским. Он исследовал причины заболевания табака. Это была странная болезнь: листья растения покрывались мозаикой из темных и светлых пятен, скручивались и поникали, словно загнивали на корню. Ученый решил процедить сок больного растения через самый надежный бактериальный фильтр, такой фильтр, который не пропускает микробов21. Затем отфильтрованным соком Ивановский смазал здоровое растение. Вскоре ткань на его листьях тоже стала отмирать. Значит, сок был заражен какими-то возбудителями, настолько мелкими, что они прошли даже через фарфоровый фильтр, задерживающий всех бактерий. Возбудителей назвали фильтрующимися вирусами (вирус – по-латыни значит яд).
Опасные болезни растений, животных и человека вызывают «живые яды»: оспу, бешенство, корь, полиомиелит, грипп и, возможно, рак. Изучено уже много разновидностей вирусов. А в 1935 году американский биохимик Стенли открыл самое поразительное их свойство. Как и Ивановский, он экспериментировал с вирусами табачной мозаики. Выделил их из табачного сока, изолировал от привычной среды, и вирусы вдруг потеряли все свои жизненные свойства. Превратились в… кристаллы. Обычные вроде бы кристаллы, как у соли или сахара. Вирус, писал Стенли, стал «мертвым, как камень». Кристаллический вирус не размножается. Но стоит вновь ввести кристаллы, казалось бы, безжизненного вещества в ткани зеленого табака, как они тут же «оживают», быстро размножаются и заражают все растение.
Размножаются вирусы совсем по-особенному, как никто больше в природе. Они не делятся, не почкуются и не прибегают к помощи половых клеток. Нет, они действуют по методу кукушки: проникнув в живой организм, «заставляют» его строить из запасенных для собственных нужд питательных веществ… новых вирусов. Размножающийся вирус лишь дает указания «терроризированной» им клетке, по какому плану изготавливать его детей, и следит, чтобы работа велась строго по нужному ему образцу. Образец – те несколько генов, из которых, по существу, и состоит вирус. Они построены из нуклеиновых кислот и содержат зашифрованный код его наследственности.
Нуклеиновое «тельце» вируса спрятано, словно грифель в карандаше, в белковой муфте. Это его броня. Но когда вирус проникает в живую клетку, он оставляет белковые доспехи у ее порога, снаружи, вне клетки, хотя некоторую часть белка, по-видимому, забирает с собой.
Клетка, израсходовав все жизнетворные соки на воспроизведение чужих детищ, конечно, гибнет, перегруженная паразитами, которых сама произвела на свет под дулом, так сказать, пистолета нуклеиновых кислот вируса.
Поскольку вирусы не могут размножаться без помощи других организмов и вообще теряют всякие жизненные свойства, если изгнать их из этих организмов, некоторые ученые не считают вирусы живыми существами. Это группы генов, говорят они, заключенные в защитную белковую оболочку.
В некоторых вирусах можно убить живое начало, разрушая их молекулярные структуры ультразвуком. Они перестают после этого размножаться, но свои физические свойства не теряют – не распадаются, не растворяются, не загнивают, как любое мертвое тело, а лишь кристаллизуются.
Мельче вирусов нет существ на нашей планете. В обычный оптический микроскоп даже с очень большим увеличением их не увидишь. Наблюдать за вирусами можно только с помощью электронного микроскопа. В нем стеклянные линзы заменены электромагнитными, а световой луч – потоком электронов. Электронный микроскоп дает увеличение в 300 тысяч раз!
Самые маленькие вирусы – размером не более двух с половиной миллимикрон, то есть около двух миллионных миллиметра.
Крупные двухсотмиллимикронные вирусы, возбудители оспы, кроме белка и нуклеиновых кислот, содержат в своем шаровидном тельце немного жиров и углеводов22.
В последние десятилетия микробиологи открыли немало и других ультрамикроскопических созданий. Они близки к вирусам по размерам или образу жизни, но отличаются от них некоторыми свойствами. Например, риккетсии, возбудители сыпного тифа, или наши друзья бактериофаги – пожиратели бактерий. Вирусы «вирусов»! Так называемые PPLO и L-формы – по-видимому, осколки бактерий с разрушенной клеточной оболочкой. Наука лишь приоткрыла дверь в этот полный неведомых тайн микромир, раскинувший свои владения у самых истоков жизни.
Законсервированный квант жизни
Мельчайшие из существ, которые можно увидеть в оптический микроскоп (кроме некоторых риккетсий), – это бактерии23. Но и они еще очень малы: тысячи микробов могут комфортабельно разместиться на острие иголки. Когда б бактерии размером были с карандаш, человеку (если в том же масштабе увеличим и его рост) буквально море бы стало по колено. Без труда он шагал бы через горы, так как сам был бы вчетверо выше Эвереста.
У бактерий дурная слава. Всем известно, что они причиняют нам опасные болезни: туберкулез, брюшной тиф, дизентерию, холеру, проказу. Но многие ли знают, что есть и полезные бактерии? Мало даже сказать полезные – просто необходимые нам! Жизнь на Земле была бы невозможна без бактерий.
Бактерии насыщают почву азотом, повышая ее плодородие, образуют и самоё почву, помогают людям заквашивать огурцы, капусту и силос для скота, приготавливать сыры24, простоквашу, уксус и льняные ткани. Поселяясь в кишках, они переваривают за нас неудобоваримую пишу. Они же освещают мрачную бездну моря призрачным сиянием живых огней, преобразуя в свет особые вещества, которые находят в «карманных фонариках» глубоководных рыб и кальмаров.
Форма тела у бактерий бывает трех типов: круглая, спиральная и палочковидная.
Круглых бактерий называют кокками: монококками, когда это одиночные шарики, диплококками, когда они двойные, тетракокками, когда соединены вместе четыре шарика, сарцинами – если шариков восемь или больше, стрептококками, когда круглые бактерии образуют цепочку, словно нанизанные на нитку бусинки, и стафилококками, если они громоздятся беспорядочной кучей.
Спиральные бактерии – это вибрионы (тело их лишь слегка изогнуто), спириллы закручены в один или несколько витков, а спирохеты – в тонкие и мелкоизвитые спирали.
Бактерии-палочки образуют две группы: обычных бактерий и бацилл. У первых не бывает спор. Вторые, когда внешние условия неблагоприятны, отделяют внутри своего тела от наполняющей клетку протоплазмы маленький, овальный и блестящий комочек живого белка – спору. (После этого бацилла распадается.) Спора окружена плотной оболочкой, максимально обезвожена и может без вреда для заключенной в ней искорки жизни переносить сокрушительные удары враждебных стихий. Например, давление в 20 тысяч атмосфер!25 Или космический холод в – 253 градуса! Нагревание до 90, а некоторые споры – и до 140 градусов!
Годами лежит в летаргическом покое этот законсервированный квант жизни, чтобы когда-нибудь потом, попав в условия более благоприятные, пробудиться. Плодиться, плодиться без счета, без меры! – единственная теперь забота вновь возрожденной бациллы.
И хотя размножается она самым примитивным образом – разрывается пополам, – число ее потомков вскоре достигает астрономической величины. Ведь каждая половинка уже через 20–30 минут снова делится надвое и так без конца. Одна кишечная бактерия, например, поселившись у нас в животе, за сутки производит на свет 272 потомков! Многие из них, слава богу, гибнут, иначе через несколько недель не только наше чрево, но вся планета не вместила бы бесчисленные легионы невидимок: уже через 4–5 дней они наполнили бы до краев все океаны и моря.
Допустим к примеру, что они делятся каждые полчаса. Через час из одной бактерии образуются четыре. К концу второго часа их будет уже 16, к концу третьего – 64. Дальше число их, увеличиваясь в геометрической прогрессии, быстро достигает цифр, которыми помечены столбовые вехи в космосе. Через 15 часов бактерий будет уже около 1 000 000 000, а еще через сутки с небольшим – 1 000 000 000 000 000 000 000 000 000.
И если даже каждая из них занимает в пространстве не больше одного кубического микрона, то октильон бактерий (а приведенная выше цифра и есть октильон) с трудом удалось бы упаковать в баке высотой, шириной и длиной в километр. Чтобы перевезти такую гору бактерий, потребуется состав из 20 миллионов вагонов!
Конечно, производя эти вычисления, мы предполагали, что ни одна из новорожденных бактерий не умирает, по крайней мере в течение двух первых суток. Но, к счастью, этого никогда не случается: большинство из них погибает. Да и темп деления мы выбрали наиболее оптимальный; далеко не все бактерии размножаются так быстро. Туберкулезные бактерии, например, делятся лишь раз в полтора дня.
Продуценты, консументы, редуценты
Бактерии добывают пищу разными способами. Среди них немало паразитов: они разрушают ткани животных и растений – это возбудители всякого рода заболеваний. Есть и бактерии-автотрофы, то есть сами себя питающие. Эти из неорганических веществ (аммиака, например, углекислого газа и различных солей) создают органические (белки, крахмал) и строят из них свое тело. Энергию, необходимую для преобразований простых веществ в сложные, они извлекают из солнечных лучей. Хемотрофные бактерии питаются тоже углекислым газом и аммиаком, но энергию для изготовления белка добывают, окисляя железо, марганец либо молибден, серу и кремний («грызут», так сказать, камень и металл!).
Много среди бактерий сапробов, которые вызывают гниение белков и других органических веществ, разлагают их на более простые составные части – снова на углекислый газ, например, и аммиак.
Эти бактерии очень полезны. Горы мертвых тел лежали бы повсюду, если бы не бактерии26. Они освобождают планету от растений и животных, в которых уже угасла жизнь. Сгнивая (с помощью бактерий), прах трупов возвращается в землю, из которой еще недавно извлекли его в виде почвенных солей корни растений, превратили, добавив еще кое-что; в сахар, клетчатку, белок и жир и отложили в своих листьях, стеблях и семенах. Затем эти готовые уже пищевые концентраты попали в желудок коровы, козы или другого травоядного зверя либо насекомого и птицы. Желудок переварил растительные ткани, кишки их всосали, кровь разнесла по всем клеточкам тела, и там из продуктов, заготовленных растениями, выросли новые ткани животного. А когда животное умерло, гнилостные бактерии снова вернули матери Земле вещества его тела: цикл замкнулся.
Этот великий круговорот веществ – основа жизни на Земле, ее, так сказать, энергетическая база. Все организмы, живя, питаясь и умирая, приводят в движение гигантский «маховик» круговорота жизни и смерти.
У «колеса» – три фазы вращения. В каждой из них роль главного двигателя выполняет особая группа живых созданий. В первой – продуценты, во второй – консументы, в третьей – редуценты. В первой фазе создается органическое вещество из воздуха и солей земли, во второй – оно преобразуется в новые формы, на третьей – вновь возвращается в землю и воздух, распадаясь на несложные части.
Продуценты – у нас растения, только они наделены волшебным хлорофиллом, способным консервировать солнечную энергию в белках, сахарах и жирах, создавая их при блеске Солнца из воды и углекислого газа. Сахар растения растворяют в своих соках, а кислород выделяют в атмосферу (если растение сухопутное) или в воду (если оно водяное). Эти интимнейшие процессы созидания протекают в крупинках хлорофилла, наполняющих все зеленые ткани растений. Энергию, необходимую для синтеза, хлорофилл улавливает из световых лучей, главный поставщик которых на Земле – Солнце.
Поэтому все органические вещества, изготовленные растениями, Климент Аркадьевич Тимирязев называл концентратами солнечной энергии или, попросту говоря, солнечными консервами.
Затем растения преобразуют сахар в разного рода органические кислоты, добавляют к ним азот и другие вещества, добытые из почвы, и создают в своих тканях белки и жиры.
Животные питаются уже готовыми продуктами, синтезированными растениями. Их, животных, называют поэтому консументами – пожирателями.
Животные, кстати сказать, и дышат кислородом, который выделяют при фотосинтезе растения. Когда-то, на заре жизни, до того, как разрослись на Земле леса, в атмосфере почти не было кислорода, и на планете, надо полагать, тогда очень трудно дышалось. Это растения напустили под голубой купол животворный газ. Они и сейчас продолжают пополнять его запасы в небесах. Поэтому ночью (в темноте) хлорофилл не работает, кислорода в воздухе меньше, а углекислого газа больше, чем днем.
Животные тоже не остаются, так сказать, в долгу перед зелеными кормильцами: когда дышат, они выделяют в воздух и в воду (если живут в море) много углекислого газа – растения, как известно, им питаются. А после смерти своей консументы оставляют продуцентам бесценное наследство – полные питательных веществ трупы.
Тут за них принимаются редуценты – бактерии: разлагают на составные части, которые затем легко усваивают из земли, воды и воздуха растения, вновь создавая из них сложные органические продукты – «колесо жизни» свершило полный оборот.
«Весь порядок природы, – говорит известный ботаник Фердинанд Кон, – построен на том, что… одни и те же частицы материи переходят из мертвого в живое тело в вечном круговороте».
Однако переход этот совершается не без потерь: некоторую часть веществ, заключенных в живых существах, бактерии бессильны разложить и вернуть на орбиту круговорота. Она, эта часть, выбывает из него навсегда (или на время). Выбывшие из биологического цикла вещества образуют в земле и на дне морей большие залежи – целые горы осадочных пород. Пустыня Сахара, например, раскинула свои пески над одним из таких древних кладбищ: она покоится на массиве известняков, целиком сложенном из невидимых (простым глазом) раковинок микроскопических животных – корненожек.
А мраморы, графиты, каменные угли разных сортов, некоторые железные и марганцевые руды, торф и, по-видимому, нефть – это ведь тоже наследие угасшей жизни, «шлак» обмена веществ или бренные останки когда-то процветавших растений и животных.
Считают, что одного лишь углерода органического происхождения на Земле накопилось уже 10 или 20 квадрильонов – 10–20 000 000 000 000 000 тонн! Прежде он, соединившись с кислородом в углекислый газ, парил в небесах, затем растения «съели» его, отложив в своих тканях в составе различных белков, углеводов и жиров, Потом животные съели растения. Бактерии разложили трупы тех и других снова на углекислый газ и другие простые вещества, и углерод в союзе с кислородом вновь вернулся в небеса. Но небольшая его часть осталась лежать в земле мертвым грузом.
«Небольшая» – 10–20 квадрильонов тонн! Внушительные ряды нулей в этой цифре весьма убедительно демонстрируют значение жизнедеятельных процессов во всех преобразованиях, совершающихся ныне на Земле. Живое вещество биосферы тончайшей пленкой покрывает нашу планету: толщина этой пленки, если равномерно распределить ее по поверхности земного шара, во всяком случае, не больше 2 сантиметров, а весит живое вещество почти в 600 миллионов раз меньше всей планеты. Но эта «пленочка» очень активна и на свой лад меняет лик Земли.
Сколь значительным бывает порой влияние биосферы на формирование облика планеты, показывает пример с кислородом. Ведь до возникновения жизни на Земле – я уже упоминал об этом – в атмосфере у нас кислорода не было (или было очень мало и лишь в самых верхних слоях). Когда зарождалась Земля, кружась пылевым вихрем вокруг Солнца, ее атмосферу наполняли главным образом два газа – водород и гелий.
Когда же она слиплась, наконец, в плотный шар, растеряв большую часть своего первородного водорода и гелия, в атмосфере Земли было много углекислого газа, азота, метана и аммиака. Кислорода еще не было.
И лишь когда растения одели планету в зеленый убор, кислород стал постепенно накапливаться под голубым куполом небес. Сейчас состав атмосферы уже совсем иной: азота в ней 78 процентов, кислорода – 21, углекислого газа – 0,03, водорода – 0,00005, а гелия – 0,00052 процента.
Полагают, что благодаря жизнедеятельности растений в атмосферу выделилось не меньше 26–52 квадрильонов тонн кислорода – в несколько десятков раз больше, чем содержится там его сейчас.
И в наши дни работа продолжается. Продуценты, консументы и редуценты новых поколений созидают залежи полезных ископаемых для горняков будущих эр.
Плоды их трудов малозаметны лишь потому, что жизнь человеческая коротка и мы не успеваем за выделенный нам природой срок охватить глазом все перспективы грандиозных перемен, совершающихся каждое тысячелетие на Земле. Деятельность живых организмов сказывается везде и в масштабах планетарного порядка. Искорка жизни, три миллиарда лет назад слабо тлевшая на мелководьях древних морей, охватила ныне бушующим пламенем всю планету и меняет в круговороте своих страстей, энергии и масс ее черты.
|
