ЖИВОЕ ВЕЩЕСТВО И АТМОСФЕРА

Основа существования живого ве­щества — фотосинтез. С помощью

энергии солнечных лучей зеленые растения создают органические ве­щества из углекислого газа, воды и минеральных солей. При этом из атмосферы поглощается углекислый газ и одновременно в нее поступает кислород.

Так ветер разрушает скалы.

Ежегодно растения Земли произ­водят органических веществ при­мерно в 55 раз больше массы сжи­гаемых человеком в год угля и неф­ти, то есть около 170 миллиардов тонн. Однако почти столько же органического вещества разлагает­ся (окисляется) разнообразными организмами. Если за какое-то вре­мя окисляется столько же органи­ческого вещества, сколько его об­разуется, то оба эти противополож­ные процесса не приводят к изме­нению содержания в атмосфере углекислого газа и кислорода.

Однако в действительности не все органическое вещество разрушает­ся. Часть его сохраняется в геологических осадках и осадочных гор­ных породах. Эта часть, хотя она и несколько меньше сотой части от всего образующегося органического вещества, не так уж мала — около 1,4 миллиарда тонн в год. Но ведь растения существуют на Земле уже около 3,5 миллиарда лет. За такое время должно было накопиться гро­мадное количество органического вещества.

Эти причудливые столбы тоже созданы ветром.

Вот почему в течение длительно­го существования живое вещество Земли до неузнаваемости изменило состав ее атмосферы.

Обычно полагают, что до появле­ния на Земле организмов атмосфе­ра состояла в основном из водяных паров, метана,окиси углерода,угле­кислого газа, аммиака, азота. По­явившись, растения сразу же стали поставлять в биосферу значитель­ные массы свободного кислорода. Однако сначала (вероятно, в тече­ние около 1,5 миллиарда лет) его содержание в атмосфере вряд ли могло заметно увеличиться, по­скольку он прежде всего расходо­вался на окисление аммиака, мета­на, окиси углерода. При этом из аммиака образовывался азот, а из метана и окиси углерода — углекис­лый газ. Шло окисление и ряда дру­гих веществ.

Вероятно, лишь примерно 2 мил­лиарда лет назад в атмосфере Зем­ли исчезли аммиак, метан и окись углерода, стал преобладать свобод­ный азот и значительно возросло содержание кислорода. Последнего, правда, было все еще меньше, чем углекислого газа. Однако позже по­степенно благодаря зеленым расте­ниям количество кислорода в атмо­сфере все больше увеличивалось, а углекислого газа — уменьшалось.

ГАЗ, ЗАЩИЩАЮЩИЙ

ЖИЗНЬ

Большинство ученых считают, что жизнь возникла в воде и сначала существовала лишь на глубинах больше нескольких метров. В воз­духе или около поверхности воды живые организмы гибли под воз­действием коротковолновых ультра­фиолетовых солнечных лучей. Эти лучи и сейчас идут к Земле. Однако большая часть их задерживается в атмосфере так называемым озоно­вым слоем. Располагается он на высоте от восьми до тридцати пяти километров и характеризуется по­вышенным содержанием озона, ко­торый образуется в результате воз­действия ультрафиолетовых лучей на кислород. Пока в атмосфере бы­ло мало кислорода, озоновый слой не мог образоваться — не было до­статочного количества исходного материала.

Увеличение количества кислорода сначала привело к возникновению защитного озонового слоя у самой поверхности воды. После этого жи­вое вещество уже смогло распро­страниться и в верхних слоях водо­емов, включая мелководье. В даль­нейшем же, когда содержание кис­лорода еще больше возросло, озо­новый слой поднялся выше в атмо­сферу, и живое вещество захлестну­ло всю поверхность суши.

БЕЗЖИЗНЕННАЯ ЗЕМЛЯ

Пока на Земле не было жизни, поверхность ее должна была выгля­деть очень мрачно. Нигде ни тра­винки, ни кустика. Безжизненные водоемы также не оживляли ланд­шафт — на отмелях сквозь воду просвечивали все те же уныло-се­рые породы или скопления их об­ломков, а отражения в воде лишь повторяли однообразие картин суши.

Над пустынной сушей свирепствовали ветры. Они поднимали тучи пыли, с остервенением обрушивали подхваченный ими песок на выступы горных пород, вызывая их быстрое разрушение. Многочисленные вул­каны выбрасывали большое количе­ство обломков и пепла, которые так­же подхватывались ветром. Вся эта пыль, пепел, мелкие обломки не зна­ли покоя. Ветер то откладывал их в понижениях рельефа, то поднимал в воздух — до тех пор, пока они не попадали в водоемы и не оседали на дне. Но на смену этому осевше­му веществу поступало все новое и новое.

Не менее разрушительную работу производили текучие воды. Во вре­мя сильных ливней стекавшие по го­лым склонам потоки подхватывали массу мелких обломков, пыли и превращались в мощные сели [Сель — кратковременный разруши­тельный поток, перегруженный грязе-ка-менным материалом.]. Они могли подхватывать и переносить громадные каменные глыбы.

Даже грозные и многочисленные вулканы не оживляли мрачную кар­тину. Ведь из-за отсутствия свобод­ного кислорода в атмосфере не бы­ло еще процессов горения и окисле­ния. В то очень далекое от нас время вулканические явления про­исходили очень интенсивно, и дейст­вующих вулканов было несравнен­но больше, чем сейчас. Поэтому чаще раздавались мощные подзем­ные гулы — предвестники рождения новых извержений, — чаще поверх­ность Земли содрогалась от земле­трясений, а воздух оглашался мощ­ными взрывами, сопровождавшими извержения. Из недр Земли выдав­ливалась лава, вытекавшая из кра­теров вулканов. Охлаждаясь, она образовывала громадные каменные покровы и конусовидные горы. Вул­каны выбрасывали также массу твердых обломков: от громадных вулканических бомб до тончайшего пепла. Крупные обломки с грохо­том падали вблизи вулканов, в то время как пепел долго носился по воздуху, образуя нередко грозные черные тучи, закрывавшие Солнце. Днем многие вулканы, как громад­ные заводские трубы, «коптили не­бо», ночью же их выбросы были почти незаметны — они как бы рас-створялись во мраке ночи, и от это­го, вероятно, гул и грохот, сопро­вождавшие иавержения, были еще страшнее.

ЗЕМЛЯ МЕНЯЕТ ЛИЦО

Прошли многие миллионы лет, и наша планета неузнаваемо измени­лась. Но эти изменения происходи­ли крайне медленно, так же мед­ленно, как менялся состав атмо­сферы.

Если какой-нибудь космический путешественник попал бы на Землю примерно три миллиарда лет назад, он вообще не увидел бы на ней при­знаков жизни и скорее всего решил бы, что планета безжизненна.

В то время земные обитатели бы­ли представлены лишь мельчайши­ми невидимыми организмами бак­териями и микроскопическими во­дорослями. Да и те жили лишь в воде на глубине не менее десяти метров.

Если бы путешественник попал на Землю спустя два миллиарда лет, то на поверхности суши он не уви­дел бы изменений — она по-прежне­му оставалась безжизненной. Лишь при погружении в морские воды можно было обнаружить достаточ­но богатый органический мир, спа­сающийся здесь от губительных ультрафиолетовых лучей Солнца: изумрудные ковры водорослей и очень своеобразный мир животных, напоминающих медуз, червей или даже одиночно растущие листья ра­стений.

Если бы космонавт облетал Зем­лю около четырехсот миллионов лет назад, он уже издалека увидел бы зеленую оторочку лесов по краям материков и долинам рек. Основная же часть суши все еще оставалась необитаемой, и на ее поверхности продолжали свирепствовать ветры и бурные потоки мутных вод, воз­никавшие при каждом сильном лив­не. Известная азиатская пословица «там, где кончается вода, кончается жизнь» для того времени была еще более верной, чем сейчас.

Со временем растительность, по­степенно приспосабливаясь к все более засушливым условиям, про­двигалась все дальше и дальше в глубь материков и наконец покры­ла почти всю поверхность суши, проникнув даже в пустыни. Сплош­ной растительный покров на поверх­ности суши обуздал свирепую раз­рушительную силу ветра и текучих вод, уменьшил количество пыли, взметаемой ветром.

Благодаря живому веществу Зем­ля окрасилась во всевозможные цвета и оттенки и стала оазисом среди других пустынных планет Солнечной системы. Не только пе­строта и яркость расцветок самого органического мира, но и разнообра­зие окрасок осадочных пород и осадков, обилие запахов и арома­тов, окружающих нас, и даже тепло пламени пионерских и туристских костров — все это результат разви­тия биосферы.

Однако это не все. Живое веще­ство не только до неузнаваемости изменило внешний облик нашей планеты и состав ее атмосферы, но, возможно, сыграло существенную роль даже в формировании земной коры наружной твердой оболочки Земли.

ЖИВОЙ АККУМУЛЯТОР

В последние годы получены дан­ные, указывающие на то, что жизнь существовала на Земле уже во вре­мя образования самых древних гор­ных пород. Подтвердилось мнение академика В. И. Вернадского, кото­рый еще в 1926 году писал: «Ни­когда в течение всего геологическо­го времени не наблюдались азойные (то есть лишенные жизни) геологи­ческие эпохи». Таким образом, жи­вое вещество оказывается ровесни­ком земной коры. Чем можно объяс­нить такое совпадение?

Можно предположить, что земная кора материков была создана в ре­зультате действия больших геоло­гических круговоротов вещества.

В этом сложном процессе участво­вала энергия, которая накапливает­ся в органическом веществе.

Взгляните вокруг себя! Вся дея­тельность человечества основывает­ся на использовании энергии горю­чих полезных ископаемых: нефти, газа, каменного и бурого угля, го­рючих сланцев, торфа. Не будь их, не работали бы заводы и фабрики, не сновали бы во все концы Земли теплоходы, поезда, автомобили, не летали бы самолеты, спутники, по­гас бы электрический свет в домах.

Но ведь вся энергия горючих ископаемых создана живым вещест­вом! Громадное количество ее хра­нится в известных и в еще не от­крытых месторождениях. Еще боль­ше энергии содержится в органическом веществе, рассеянном в виде небольшой примеси в осадочных по­родах. Ведь в месторождениях скон­центрирована лишь ничтожная часть энергии, накопленной зелены­ми растениями и «законсервирован­ной» в органическом веществе оса­дочных пород. Всего лишь какие-то тысячные доли от общего ее коли­чества.

Органическое вещество постоян­но накапливается в осадочных по­родах, образующихся на дне мо­рей, озер, рек, в болотах. А куда же оно затем девается? И куда девает­ся содержащаяся в нем энергия?

Нельзя забывать, что живое ве­щество существует на Земле уже более трех миллиардов лет. Масса живого вещества, которая могла образоваться за все это время су­ществования биосферы, чрезвычай­но велика. Ее объем в 30 раз пре­вышает объем современного Миро­вого океана. Если бы ее можно бы­ло распределить равномерно по всей поверхности Земли, то образовался бы слой толщиной около восьмиде­сяти километров, то есть более мощ­ный, чем вся земная кора. Конечно, лишь незначительная доля этого ве­щества сохранилась в горных поро­дах. Однако и при разрушении его часть заключенной в нем энергии передавалась минеральному веще­ству осадочных пород.

Часто считают, что основным источником энергии, которая вызва­ла образование земной коры и гро­мадных горных цепей, является энергия, выделяющаяся при распа­де радиоактивных элементов в нед­рах Земли. Но значительная часть энергии радиоактивного распада расходуется на поддержание высо­кой температуры в ядре Земли и на излучение тепла в космос. Поэто­му на другие процессы этой энергии просто не должно оставаться доста­точного количества. При этом вряд ли в каких-то участках земной ко­ры может происходить значитель­ное концентрирование тепла, по­скольку должен постоянно осуще­ствляться его отток в менее нагре­тые области.

Совсем иначе обстоит дело с энер­гией, накапливающейся в осадоч­ных породах благодаря живому ве­ществу. Очень часто в некоторых местах земного шара, занятых мо­рями, дно которых испытывает устойчивое погружение в течение десятков миллионов лет, образуют­ся осадочные породы огромной мощности. За это время в таких толщах пород год за годом накап­ливается энергия. Происходит как бы длительная, постоянная зарядка громадного аккумулятора.