Серый слон. Или зачем живут люди на Земле

Земля хоть и огромна, но не бесконечна. Ресурсы ограничены, поэтому самые устойчивые и оборотистые циклы вытеснили все остальные. Вполне Дарвиновское поведение. Самыми устойчивыми и оборотистыми в условиях ранней Земли оказались те циклы, которые происходили при участии высокомолекулярных соединений углерода. Далее К. Ю. Еськов пишет:

Итак, жизнь в форме химической активности означенных соединений оказывается стабилизатором и катализатором уже существующих на планете геохимических циклов (включая глобальный) (выделено мною, И. П. Хамдамов); циклы при этом «крутятся» за счет внешнего источника энергии. Вам это ничего не напоминает? Ну конечно – это уже знакомая нам автокаталитическая система, которая, соответственно, обладает потенциальной способностью к саморазвитию, и прежде всего – к совершенствованию самих катализаторов-интермедиатов (выделено мною, И. П. Хамдамов). Отсюда становится понятным парадоксальный вывод, к которому независимо друг от друга приходили такие исследователи, как Дж. Бернал (1969) и М. М. Камшилов (1972): жизнь как явление должна предшествовать появлению живых существ. Из такого подхода вполне очевидна принципиальная тщетность попыток синтезировать живое существо «в колбе», как это делали средневековые алхимики или сторонники классического абиогенеза: для такого синтеза как минимум нужна колба размером с планету.

То есть, проще говоря, жизнь или предрасположенность к жизни, это имманентное, прости Господи, свойство Земли, можно сказать: одна из ее астрономических характеристик, наряду с массой, диаметром орбиты и т. д. Отсюда следует один интересный вывод: если жизнь – одна из астрономических характеристик Земли, то существуют и другие планеты со схожими свойствами; значит, мы не одни во вселенной. Этой темы я коснусь в 14-ой главе.

Геохимический подход к теме возникновения жизни подразумевает, что если геохимические циклы послужили причиной зарождения жизни, то последовавшее затем развитие жизни – всего лишь усовершенствование и оптимизация этих самых циклов.

И в самом деле, геохимический подход неплохо объясняет многие аспекты функционирования и эволюции биосферы, а некоторые жизненные явления могут получить разумное объяснение только в его рамках. В дальнейшем я еще буду прибегать к его помощи.

Время возникновения жизни

Возраст самых древних земных минералов, известных науке, составляет 4,2 миллиардов лет. Возраст Земли оценивается в 4,5—4,6 миллиардов лет. В основе оценки возраста Земли лежат результаты анализа вещества метеоритов и лунного грунта. Известные науке следы жизни чуть помоложе. На момент написания этой книги, сайт National Geographic сообщает:

Окаменевшие микроскопические волокна, образованные железобактериями, были найдены в отложениях кварца в древнейшей геологической формации «пояс Нуввуагиттук» (Nuvvuagittuq Supracrustal Belt), относящейся к периоду от 3,77 до 4,30 миллиардов лет. По результатам анализа, показавшего наличие трубчатых и нитевидных структур, а также гранул оксида железа и карбонатов, специалисты сделали вывод о биологической активности, протекавшей в это время.

До этого открытия самыми старыми осадочными породами, в которых найдены следы жизни, а именно: углерод органического происхождения[2 - В углероде, проходившем через реакцию фотосинтеза, необратимо меняется соотношение изотопов

C и 

C.], считались породы, составляющие геологическую формацию Исуа в Гренландии, возраст которых оценивается в 3,8 миллиардов лет. При этом породы, составляющие геологические формации Исуа и «пояс Нуввуагиттук» являются древнейшими на Земле осадочными породами, известными науке. Для образования осадочных пород необходима вода. Получается, что первые следы жизни появляются на Земле одновременно с первыми следами воды. Из этого следует, что жизнь на Земле зародилась одновременно (по палеонтологическим меркам) с появлением воды в жидком виде. Следы жизни, оставленные 3,8 миллиардов лет назад в породах, слагающих формацию Исуа, сообщают нам одну интересную деталь: уже тогда бактерии освоили фотосинтез. То есть первые следы жизни оставлены не какими-то «унтер-бактериями», которым до развитых форм еще эволюционировать и эволюционировать, а вполне «продвинутыми» бактериями, мало отличающимися от нынешних.

Выходит, что мы пока не знаем, как зародилась жизнь на Земле, но более-менее представляем себе, когда она возникла. Здесь также напрашивается вывод о том, что либо новорожденная жизнь оказалась очень живучей, либо она зарождалась неоднократно, ведь условия на Земле были в то время экстремальными: сильная вулканическая деятельность, жесткое солнечное ультрафиолетовое излучение и метеоритные бомбардировки.

Добавлю сюда, что 3,8 миллиардов лет назад Луна была гораздо ближе к поверхности Земли, чем сейчас, и вызывала огромную приливную волну, во много раз сильнее нынешней. Плюс к этому, Земля вращалась вокруг своей оси быстрее, чем в наши дни. 3,8 миллиардов лет назад в сутках было около семи часов. Получается такой гигантский миксер, генерирующий планетарного масштаба геохимические круговороты веществ. А жизнь, это способ упорядочения и стабилизации геохимических круговоротов.

В качестве простейшего примера вмешательства жизни в геохимический процесс в роли посредника, можно привести жизнедеятельность бактерий, которые окисляют железо, растворенное в воде какого-нибудь ручья, и осаждают его в виде ржавчины. Понятно, что при нынешнем процентном содержании кислорода в атмосфере, растворенное в воде железо все равно окислится без посторонней помощи. Бактерии лишь значительно ускоряют этот процесс и имеют за это свои «комиссионные».

Здесь я бы хотел обратить внимание на две особенности жизни:

Во-первых, жизнь как таковая, с планетарной точки зрения, тяготеет к экспансии. Постепенно, шаг за шагом, в течение длительного, по человеческим меркам, времени, жизнь захватила всю планету. Происходило это поэтапно. Сначала жизнь освоила поверхностный слой океанов, затем углубила этот обитаемый поверхностный слой. Следующий этап – океанское дно, затем толща воды. На суше в это время тоже происходило ползучее заселение. Потом жизнь освоила сушу, затем – воздушное пространство.

Во-вторых, жизнь осваивает Землю путем кондиционирования планеты, то есть преобразовывая ее под свои нужды. Подробно писать об этом я не буду, просто отмечу для примера, что в наши дни весь кислород в атмосфере биогенного происхождения, а это значит, что озоновый слой, защищающий все живое от солнечного ультрафиолета, тоже, в конечном счете, биогенного происхождения. Устричные банки примерно за месяц прокачивают через себя объем воды, равный объему мирового океана. Планктон собирает и отправляет на дно всю пыль, оседающую на поверхность океанов; благодаря этому морская вода прозрачна. Крупные участки суши, русла рек, водоемы существуют только потому, что растительность не позволяет размыть их и т. д. То есть жизнь, стараниями миллиардов малых и больших организмов, преобразовала планету под свои нужды и продолжает делать это изо дня в день. Масштаб этой работы сложно переоценить, не будь ее, наша планета, даже при взгляде из дальнего космоса, выглядела бы совершенно по-другому.

Я бы сравнил то, как жизнь осваивает планету, с градообразующей деятельностью людей. Сначала где-нибудь возникает кучка хибар, а через несколько столетий на этом месте стоит уже современный город с ровными дорогами, канализацией, водопроводом, электросетью, больницами и т. д. И не просто стоит, а развивается. С момента своего зарождения жизнь осваивает Землю примерно так же, как люди создают для себя городскую среду: постепенно, шаг за шагом, день за днем, и переделывает планету до неузнаваемости.

Обобщая написанное

1. Жизнь – изначальное свойство нашей планеты, ее астрономическая характеристика, но это вывод, подкрепленный только рассуждениями.

2. Мы не одни во Вселенной (тоже вывод, подкрепленный только рассуждениями).

3. Живые организмы появились на нашей планете сразу же, как только для этого представилась возможность (вода в жидком виде).

4. Жизнь с самого начала своего существования оказалась практически неистребимой.

5. Жизнь – частный случай геохимических циклов.

6. Жизнь является стабилизатором и катализатором существующих на планете геохимических циклов.

7. Жизнь проникает повсюду, где только может.

8. Жизнь кондиционирует Землю, то есть преобразует планету под свои нужды.

Глава 3. Экологический и эволюционный масштабы времени

Прежде, чем двигаться дальше, я бы хотел прояснить один важный момент. Он касается восприятия времени. Большинство из нас живет «здесь и сейчас», и это абсолютно нормально. Бывает, конечно, что человек живет воспоминаниями из своего прошлого или в ожидании неких событий, которые ему предстоит пережить; но где бы он мысленно ни находился: в прошлом, настоящем или в будущем, время, в его представлении, не меняет своих свойств. Оно всегда идет с более-менее постоянной скоростью и направлено от прошлого к будущему (стрела времени). Таково восприятие времени у большинства людей, за исключением представителей некоторых, немногочисленных в наше время, племен, у которых время циклично. Отрезки времени, в течение которых происходят разные события в жизни людей, сопоставляются ими с продолжительностью их жизни. Экологический масштаб времени, грубо говоря, не отличается от обычного человеческого восприятия времени. Но существуют такие явления, которые невозможно ни увидеть, ни понять, используя экологический масштаб времени. Например, для понимания и описания эволюционных процессов существует эволюционный масштаб времени. Отрезки времени, в течение которых происходят эволюционные события, сопоставляются уже со временем жизни биосферы. Чувствуете разницу? Сравнивать человеческий (экологический) и эволюционный масштабы времени, все равно, что сравнивать лужу с океаном. Что до эволюционных процессов, которые можно разглядеть лишь в эволюционном масштабе времени, то вот Вам простенькая аналогия: откройте на компьютере любую фотографию и увеличьте ее раз в двадцать. Затем попросите кого-нибудь из своей семьи определить по тому куску изображения, который уместился на мониторе, что именно изображено на фотографии. Я уверен, что при таких условиях, даже мама не узнает родного сына. Чтобы понять, что изображено на фотографии, надо отдалиться от нее. В домашних условиях это означает, что надо уменьшить масштаб и увидеть если не целое изображение, то хотя бы значительную его часть. «Лицом к лицу лица не увидать!» Помимо эволюционного масштаба времени, существует еще, например, исторический масштаб времени, предназначенный для понимания исторических процессов. Можно сказать, что экологический и эволюционный масштабы времени, это две разные точки зрения на одно и то же, два слепца, говорящих на разных языках, и редко понимающих друг друга. Для понимания эволюционных процессов и явлений, описанных в следующей главе, необходимо знать, что описываются они в эволюционном масштабе времени. Это несложно, главное – не забывать, что в эволюционном масштабе времени минимальный временной отрезок, это примерно десять тысяч лет (как для людей – секунда).

Глава 4. Эволюция

Со времени первой публикации «Происхождения видов» Ч. Дарвина прошло уже более полутора веков. Все это время наука не стояла на месте, и теория эволюции в ее современном виде соотносится с первой публикацией Дарвина примерно так же, как теория большого взрыва с гелиоцентрической системой Коперника. Упаси меня Боже залезать в дебри теории эволюции; да и куда мне, со свиным-то рылом, да в калашный ряд! Я опишу только те закономерности и явления, которые имеют непосредственное отношение к моей книге. Отличительной особенностью этих закономерностей и явлений является то, что все они хорошо укладываются в рамки геохимического подхода к жизни на Земле и ее эволюции. Геохимический подход к эволюции (по Еськову) гласит:

Эволюция биосферы и составляющих ее экосистем идет в целом в сторону возникновения все более совершенных, т.е. устойчивых и экономных, круговоротов вещества и энергии. Совершенствование циклов направлено на то, чтобы минимизировать безвозвратные потери биологических систем: экосистема стремится препятствовать вымыванию микроэлементов и захоронению неокисленного углерода, переводить воду из поверхностного стока в подземный, и т. д. Поэтому с общепланетарной точки зрения жизнь следует рассматривать как способ стабилизации существующих на планете геохимических циклов.

Вместо тяжеловесного словосочетания «геохимический подход» я часто буду использовать и другие выражения, например, «планетарная точка зрения» «точка зрения биосферы» и т. д.

Об эволюции жизни на Земле мы можем судить на основании палеонтологических данных, по тем следам и останкам живших когда-то организмов, которые сохранились в осадочных породах. Изучая осадочные породы слой за слоем, ученые реконструируют историю видов, их возникновение, эволюцию и вымирание. Эволюция всех видов многоклеточных («многотканевых» по Корлиссу) животных, известных науке на сегодняшний день, стартовала примерно 541,0 ± 1,0 миллионов лет назад, в период, именуемый Кембрийским[3 - Кембрий: 570 ± 20 – 490 ± 15 млн. лет назад.]. Именно в Кембрийских осадочных породах впервые появляются достоверные следы и останки макроскопических организмов. Современная биота[4 - Био?та (от др.-греч. ????? – жизнь) – совокупность видов живых организмов, объединённых общей областью распространения в настоящее время или в прошедшие геологические эпохи. В состав биоты входят как представители клеточных организмов (растения, животные, грибы, бактерии, протисты и пр.), так и бесклеточные организмы (например, вирусы).], частью которой является человечество, происходит от той самой биоты, зарождение и ускоренное развитие которой, палеонтологи называют Кембрийским взрывом. Именно во времена Кембрийского взрыва, практически одновременно, появились предки всех известных науке животных видов[5 - То, что современные методы исследований не позволяют пока обнаружить останки макроскопических животных в геологических слоях, лежащих ниже пород времен Кембрийского взрыва, вовсе не означает, что этих животных тогда не было. Просто во времена Кембрийского взрыва все животные стали облачаться в скелеты и, соответственно, их останки сохранились лучше, чем останки их предшественников.]. А затем, по мнению обычного человека, началось плавное усовершенствование организмов (дальше, выше и быстрей!) Вишенкой на этом торте является человечество, хотя люди не самые сильные, не самые быстрые и т. д. На самом деле, все не совсем так или даже совсем не так, но изложение теории эволюции не входит в мои планы. Я, как и обещал, остановлюсь на тех эволюционных явлениях и закономерностях, которые имеют непосредственное отношение к моей книге.

Управляющий блок

(по Еськову)

Управляющим блоком именуется совокупность высших хищных видов экосистемы, находящихся на вершине пищевой пирамиды. Управляющий блок неизбежно возникает в экосистемах, достигших определенного уровня сложности. И хотя сами по себе хищники заняты лишь тупым поеданием «подведомственного населения» и разборками между собой, эффект от воздействия управляющего блока на экосистему сказывается на всех ее уровнях. В экологическом масштабе времени управляющий блок, в процессе своей жизнедеятельности, можно сказать, одним фактом своего существования, производит тонкую настройку экосистемы, балансирует, стабилизирует ее, а также перераспределяет потоки питательных веществ и энергии на средних и нижних уровнях пищевой пирамиды. Немного сложно для львов и гиен? Что ж, посмотрим.

Чрезвычайную важность управляющего блока, а также силу и глубину его воздействия на экосистему, наглядно продемонстрировала в наши дни история йеллоустоунских волков, изложенная здесь в экологическом масштабе времени.

История йеллоустоунских волков

В национальном парке Йеллоустоун (США) волки были полностью истреблены людьми еще в двадцатые годы XX-го века, и за 70 лет их отсутствия, популяции лосей и оленей почти полностью уничтожили тамошнюю растительность. Вся экосистема йеллоустоунского парка пришла в упадок, казавшийся необратимым. Ученые решили завезти туда волков из Канады. Волки освоились на новом месте и не просто взяли популяции лосей и оленей под свой контроль, они изменили всю экосистему.

Во-первых: лоси и олени стали обходить стороной теснины и лощины – места, где волкам проще всего выследить и загнать добычу. В этих местах, а также на склонах возвышенностей, загораживающих оленям и лосям обзор (по этой причине они их сторонятся, боясь внезапного нападения волков), сразу же стала возрождаться растительность. Подросший густой подлесок из ив, осин и тополей стал домом для множества видов птиц, а главное: кормом для бобров. Бобры являются ландшафтообразующим видом. Они создают для себя запруды, которые, в свою очередь, дают приют выдрам, ондатрам, водоплавающим птицам, лягушкам.

Во-вторых: волки потеснили койотов, численность которых сократилась примерно на треть. Это привело к росту популяций кроликов и мышей – основной добычи для ястребов, ласок, лис и барсуков.

В-третьих: ягоды в разросшихся кустарниках и волчьи объедки привлекли в парк медведей. Медведи еще больше усилили пресс на популяции лосей и оленей.

И наконец, реки изменили свое течение! Восстановившийся лес укрепил берега, русла рек сузились, образовалось большое число заводей; в реках стало больше порожистых участков, в которых вода насытилась кислородом. Четырнадцать волков, выпущенных на волю в 1995-ом году, и их потомки, всего за 20 с малым лет не только восстановили экосистему на огромной территории Национального парка Йеллоустоун, но и изменили его физическую географию.

Йеллоустоунские волки не уникальны. В любой экосистеме есть пул высших хищных видов, который управляет ею или «правит», если выражаться высокопарно. Что особенно важно: от качества «правления» напрямую зависит качество жизни «подданных». Если управляющий блок состоит из продвинутых, конкурентоспособных видов, то вся экосистема конкурентоспособна и процветает.

Здесь я еще раз напомню, что история йеллоустоунских волков изложена в моей книге в экологическом масштабе времени и очень наглядно демонстрирует экологическую роль управляющего блока. Основной же эффект от жизнедеятельности управляющего блока виден в эволюционном масштабе времени и, на первый взгляд, противоположен экологическому эффекту. Основная функция управляющего блока состоит в том, что по ходу эволюции он время от времени производит так называемое «абсолютное оружие»: формы высших хищников, превосходящие по своим способностям все другие хищные виды, существовавшие до них на эволюционной арене.

Термину «абсолютное оружие» посвящена отдельная подглавка в этой главе. Здесь же я просто отмечу, что производя иногда «абсолютное оружие», управляющий блок подвергает экосистему стрессу и вынуждает популяции жертв (те, которые уцелеют) к эволюционным ответам на свои действия: изменению стратегии выживания, уходу в другой размерный класс, приобретению новых и улучшению старых качеств и так далее. В конце концов, каждый раз, нарушенное «абсолютным оружием» экологическое равновесие восстанавливается на более высоком уровне, то есть жертвы становятся под стать хищникам. Здесь хорошо подходит аналогия с гонкой вооружений: у противоборствующих сторон сначала устанавливается паритет по каменным топорам, потом по лукам, потом по копьям и мечам, потом по пищалям, потом по танкам и самолетам, по ядерным боеголовкам и так далее. Единственное, в чем совпадают экологический и эволюционный взгляды на управляющий блок, можно выразить поговоркой: «На то и щука в речке, чтоб карась не дремал!» О печальной судьбе изолированных экосистем, в которых управляющий блок был сформирован неконкурентоспособными хищниками, рассказывает одна поучительная история из палеонтологической летописи, изложенная здесь в эволюционном масштабе времени:

Великий американский обмен

Практически весь Кайнозой[6 - Кайнозойскаяэра началась 66 ± 3 млн. лет назад и длится до наших дней. Включает в себя Палеоген, Неоген, Четвертичный период (антропоген).] Южная Америка находилась в островной изоляции, и ее экосистемы эволюционировали своим особым путем. Плацентарные по каким-то причинам так и не создали здесь форм высших хищников, поэтому роль последних исполняли всякие диковинные создания, такие как сумчатые саблезубые тигры, фороракосы – огромные хищные нелетающие птицы, сухопутные крокодилы и прочие «суррогатные» хищники. Если коротко, то жертвы эволюционно превосходили хищников, и ничего хорошего из этого не вышло. Вот как описывает эту историю в своей книге К. Ю. Еськов:

В начале плиоцена (3—4 млн лет назад) самой природой был поставлен грандиозный эволюционный эксперимент: установилась сухопутная связь между Северной и Южной Америками через Панамский перешеек, и их фауны – североамериканская (являющаяся частью Арктогеи[7 - от греч. arktos – север и ge – земля, фаунистическое царство суши; занимает Сев. Америку, Евразию (исключая юго-зап. часть Аравийского п-ова, Индостан и Индокитай), Сев. Африку (включая Сахару).]) и южноамериканская (пребывавшая весь кайнозой в условиях островной изоляции) – вступили в прямой контакт между собой. Произошло перемешивание фаун: на Севере появились сумчатые, неполнозубые (броненосцы, глиптодонты и наземные ленивцы), кавиморфные грызуны и фороракосы, а на Юге – высшие грызуны (хомякообразные), непарнокопытные (лошади и тапиры), парнокопытные (свинообразные, верблюды и олени), хоботные (мастодонты) и хищные (еноты, куньи, псовые, медведи и кошки). Окончательные результаты Великого американского обмена (как назвал эти события Дж. Симпсон, 1983) оказались, однако, для Севера и Юга весьма различными. Североамериканская фауна просто-напросто обогатилась тремя экзотическими «иммигрантами» – опоссумом, девятипоясным броненосцем и древесным дикобразом, – тогда как на Юге произошла настоящая катастрофа, почище любых астероидных импактов: здесь полностью вымер весь пастбищный комплекс из «южноамериканских копытных», гигантских кавиморфных грызунов, хищных сумчатых и фороракосов, не выдержавших конкуренции с высшими копытными и карниворными[8 - Плотоя?дные (лат. Carnivore), зоофаги – животные, питающиеся преимущественно мясом. Этим они отличаются от травоядных (Herbivore), питающихся в основном растительной пищей, а также от всеядных (Omnivore) (в том числе человека), употребляющих в еду и то, и другое.] хищниками. Надо полагать, что судьба австралийских сумчатых и однопроходных – возникни у этого континента прямой сухопутный контакт с Азией – была бы столь же незавидной… Вообще в истории Великого американского обмена легко усмотреть прямые (и печальные) аналогии с человеческой историей: вспомним, чем обернулся «контакт» с европейской цивилизацией для древних самобытных культур доколумбовой Америки и Черной Африки.