Помоги проекту - поделись книгой:
Уже на высоте 2500 метров горы становятся суровыми и недружелюбными. Они скорее напоминают пустыню, вставшую на дыбы, – пустыню, где любая песчинка превратилась в камень, где все они слились воедино. Любая гора – это окаменевшая Сахара, скрученная в конус и водруженная на краю равнины – словно для того, чтобы мы испытали свою волю и храбрость, устав бесцельно блуждать по простору.
В горах природа спешит вытряхнуть на нас все из своих запасников. Она встречает то ледяным холодом, то невыносимой жарой. Солнечные лучи жгут так, что обжигают кожу. Снег, отбрасывая блики, слепит глаза. Погода меняется в считаные минуты. Еще минуту назад светило солнце, и вдруг небо полосуют молнии; за ними наползает туман, а то, клубясь и кружась, грохоча и шипя, наваливается буря, спеша смести все на своем пути. Даже бывалые скалолазы не могут расслабиться и перевести дух. Всюду опасность: лавины и расселины, камнепад и лед.
Вдобавок организм слабеет. На высоте 6000 метров тело заметно истощено. Даже сон не помогает восстановить силы. Организм все хуже вырабатывает тепло, а вокруг становится все холоднее: подчас температура опускается до 35° ниже нуля. Малейшая неточность может обернуться гибелью. На вершине Джомолунгмы кислорода вчетверо меньше, чем на уровне моря. Даже у тренированного спортсмена кислорода в крови вдвое меньше обычного. В горах жизнь настолько тесно переплетена со смертью, что в любую минуту рискуешь задеть смертоносную нить.
На самом деле в горах мы ведем ту жизнь, к которой человеческое тело привыкло и приспособилось за многие тысячи лет. Мы напрягаем все силы; мы живем на пределе физических возможностей; мы стремимся во что бы то ни стало выжить. В нас воскресают давно загубленные нами таланты, принесшие нашим предкам победу над Природой.
В городе мы – вялые, анемичные
В конце пути, достигнув высочайшей вершины, покорители гор испытывают одно и то же чувство: просветление. Природа ли очистила их души или Бог, судить не нам. Нам лишь выбирать, стоит ли нам самим отправляться в горы, чтобы победить скуку и суету, исцелить свою душу?
Как растут горы?
Почти все крупнейшие горные системы планеты продолжают расти и сегодня. Некоторые прибавляют по сантиметру в год, другие поменьше. Долгое время ученые терялись в догадках, пытаясь понять, что за сила побуждает каменные вершины стремиться ввысь.
В последние полвека, с тех пор как в науке утвердилась теория глобальной тектоники плит, многое в этом феномене стало ясно. Именно столкновения литосферных плит порождают мощные горные хребты. Так, океаническая плита Наска, сталкиваясь с Южно-Американской плитой, погружается под нее со скоростью до десятка сантиметров в год и понемногу приподнимает ближнюю к себе часть континента. Там растут Анды.
Спутниковые наблюдения свидетельствуют, что примерно пятая часть всей поверхности планеты деформирована в результате столкновений литосферных плит. Однако детали этих событий, особенности химических и физических процессов, протекающих при субдукции, а значит, и горообразовании, еще предстоит выяснить. Немало загадок, связанных с горами, их «становлением и взрослением», все еще ждут своего ответа.
Например, ученые давно спорят о том, когда на планете появились первые горы. По нашим нынешним представлениям, рождение гор неразрывно связано с процессами тектоники плит. Очевидно, первые горы стали формироваться, когда началось движение литосферных плит. А когда это случилось? Насколько зависит скорость, с какой растут горы, от скорости движения соответствующих литосферных плит? И долго ли еще расти, например, Гималаям? Какой высоты могут достичь самые большие горы нашей планеты? Какая судьба, вообще, ждет современные горы?
Если бы горы могли говорить, им наверняка бы нашлось много чего поведать. О том, как на протяжении миллионов лет они росли, вздыбленные процессами складчатости. О том, как ветер и вода – две стихии природы, наделенные убийственной силой, – стачивали их каменный остов. О том, как у их подножия скапливались мощные слои осадочных отложений. Наконец, некоторые горы могли бы рассказать и о том, что все в этой жизни когда-нибудь возродится. Ведь так было и с ними. Разрушенные эрозионными процессами почти до основания, они «покоились во прахе» всего лишь несколько миллионов лет, но потом та же сила, что однажды вызвала их из небытия, вновь вернула их к жизни, заставив, как и прежде, стремиться ввысь.
Ученые же продолжают спорить об этих вопросах. Вот лишь один пример, показывающий, насколько сложны такие споры. В докладе, сделанном несколько лет назад на заседании Германского геофизического общества, говорилось, что лучшие годы Гималаев, крупнейшей горной системы мира, уже в прошлом. Медленно, но верно эти горы вновь будут погружаться в глубь Земли. Ученые из Аризонского университета, наоборот, считают, что центральная часть Гималаев, Тибетское нагорье, продолжает расти. Исследование, проведенное ими, показывает, что Тибет, стиснутый с двух сторон Индией и Северным Китаем, понемногу «выдавливается» вверх. До этого считалось, что Тибет надвигается на северный край Индо-Австралийской плиты.
Наконец, в 2011 году между Евразийской и Индо-Австралийской плитами была обнаружена небольшая литосферная плита, которая получила название Тибетской (протяженность ее северной границы составляет чуть более 500 километров). Со скоростью 5 сантиметров в год она перемещается в северо-восточном направлении. При столкновении с Евразийской плитой она, по словам одного из геологов, «словно бульдозер пододвигается под Гималаи». Это опять же заставляет переосмыслить картину столкновения Индии и Евразии.
Вот другая горная страна, давно привлекающая исследователей, но не спешащая открыть им свои тайны: Альпы. Они начали формироваться от 30 до 50 миллионов лет назад при столкновении Африканской и Евразийской плит (примерно тогда же зародились и Гималаи). Все это время, по оценкам ученых, Альпы росли со скоростью до 2 миллиметров в год. За прошедшие миллионы лет они взметнулись бы ввысь на 30 километров, если бы не процессы эрозии, мешающие их росту.
Будущее Альп не так ясно, как можно было бы ожидать. По прогнозу некоторых геологов, Альпы будут расти на протяжении ближайших 20—50 миллионов лет. Они, несомненно, вытянутся еще, если эрозия не опередит тектонические силы и не сгладит вершины гор. Впрочем, может случиться и так, что Африканская плита снова развернется, как было 90 миллионов лет назад, и начнет отдаляться от Европы. В таком случае дни Альп сочтены. Они перестанут расти и постепенно разрушатся.
Ученые могут пока говорить о трех больших периодах горообразования в истории нашей планеты: о каледонской, герцинской и альпийской складчатости.
В период каледонской складчатости, пришедшейся на эпоху раннего палеозоя, 500—400 миллионов лет назад, образовались древнейшие известные нам горы. Сегодня – в результате движения континентов – остатки этих горных систем разбросаны по всей планете. Речь идет о горах Шотландии и Ирландии, о Северных Аппалачах, о горах на юго-востоке Австралии, на Ньюфаундленде, в Восточной Гренландии и Скандинавии.
Период герцинской складчатости приходится на средний палеозой, 400—280 миллионов лет назад. Тогда образовались Уральские горы, Алтай, Южные Аппалачи и Тянь-Шань.
Альпы дали название последнему крупному периоду горообразования, начавшемуся около 100 миллионов лет назад. В этот период образовались Альпы, Пиренеи, Карпаты, Атлас, Кавказ, Гималаи, Скалистые горы, Новозеландские Альпы и Анды.
Принято считать, что Анды – не только одна из самых высоких, но еще и одна из наиболее быстро растущих горных систем нашей планеты. Но так ли это?
Возраст гор помогают определить геохимические факторы, например концентрация изотопов кислорода. Дождевые капли, содержащие тяжелый изотоп кислорода, весят больше обычных дождевых капель. Поэтому они быстрее проливаются на землю дождем. Когда тучи приближаются к горам, эти тяжелые капли падают еще у подножия гор или на их пологих склонах, а вот ближе к вершинам их почти не остается. Изучая химический состав минералов, лежащих на дне горных озер, ученые могут определить концентрацию в них изотопов тяжелого кислорода. Если она велика, то это озеро образовалось еще в те времена, когда горы были низкими. Если же очень мала, то озеро возникло, когда горы уже выросли.
Несколько лет назад, исследуя озера в Андах, геологи обнаружили, что в здешних минералах крайне низка концентрация изотопов тяжелого кислорода возрастом менее 10 миллионов лет. Можно предположить, что тогда высота Анд не превышала 2—3 километров и лишь за последние 10 миллионов лет они стремительно вытянулись вверх. Неужели горы могут расти так быстро? Многие ученые отказываются верить в полученные результаты или же их объяснение.
Например, геолог из Мичиганского университета Кристофер Поульсен предположил, что содержание тяжелых изотопов кислорода в горных минералах зависит не только от высоты, на которой они образовались, но еще и оттого, насколько сильными были тогда дожди. По его расчетам, когда Анды достигли высоты, составляющей примерно 70 % от нынешней, климат в горах резко изменился. Тогда на Анды стали обрушиваться поистине тропические ливни. Их приносили облака, формировавшиеся в бассейне Амазонки.
Споры о том, как образовались Анды, продолжаются. Споры о том, как родились и росли другие горные системы нашей планеты, – тоже.
Сохранятся ли тропические леса?
Примерно третью часть всех лесов на нашей планете составляют воспетые Киплингом джунгли – дождевые тропические леса. Они – подлинная сокровищница природы. Они появились на Земле более 200 миллионов лет назад и до недавнего времени причислялись не только к древнейшим, но и к самым стабильным ее экосистемам. Однако человек поколебал даже устои этого рая земного. Рая, который нами скорее будет уничтожен, нежели описан и исчислен. Тысячи видов растений, миллионы видов насекомых, населяющих эту нирвану тропической неги, нам пока неизвестны. Успеем ли мы их открыть, прежде чем от их родины не останется и цветущего клочка земли?
Под кронами тропического леса обитает, по разным оценкам, от 50 до 90 % всех видов животных, населяющих нашу планету. Удивительно и разнообразие растений. Их здесь – около 450 тысяч видов, в том числе примерно 3000 видов деревьев. В этом лесу длится вечная весна. Кажется, над ним простерт рог изобилия.
Но почему тогда даже муравьи здесь выродились в кочевников, перетекающих из одного конца леса в другой? Почему здесь проходит несколько лет, прежде чем личинки некоторых жуков превратятся во взрослых особей? Почему иные растения, не довольствуясь дарами «рога изобилия», поедают неосторожных насекомых? И почему вода в реках и озерах так бедна минеральными веществами, что лягушатам приходится подрастать не в этих естественных водоемах, а на деревьях – плавая в огромных воронковидных розетках листьев бромелий?
Тропические леса необычайно продуктивны. Каждый их гектар производит 32,5 тонны биомассы в год, в то время как субтропические леса – 24,5 тонны, лиственные леса Центральной Европы – 13 тонн, а бореальные хвойные леса – всего лишь 7 тонн. И самое удивительное, вся эта пышная круговерть растений и деревьев коренится в почве, которая содержит питательных веществ меньше, чем самая скудная пустынная почва. Весь этот блеск, вся роскошь родились на пустом месте – из ничего! Почему?
Можно сказать, что почва не питает здешние леса; она лишь предоставляет им место, чтобы расти. Как правило, корни деревьев уходят в глубь земли не более чем на 30 сантиметров. Дальше – нет смысла, там ничего не отыскать. Мощная корневая система деревьев выкачивает из почвы почти все питательные вещества, приносимые сюда дождем.
Тем не менее на одном гектаре тропического леса произрастает до 800 тонн растительной биомассы. При таком изобилии здесь должен образоваться слой гумуса метровой толщины. На самом деле высота этого слоя не превышает нескольких сантиметров. Под ним лежит песок, бедный питательными веществами, – типичная почва пустыни. Не забывайте, что по другую сторону океана, прямо напротив тропических лесов Южной Америки, простирается громадная пустыня – Сахара.
Зато в дождевом тропическом лесу ничего не пропадет. Любой упавший листок быстро разлагается, а накопленные в нем вещества достаются другим растениям или животным. Еще не успев оторваться от ветки, этот листок оказывается весь оплетен гифами грибов. Он успеет потерять 60 % фосфора, 17 % азота и 50 % калия, прежде чем долетит до земли. Как можно скорее использовать любые питательные вещества – вот стратегия выживания в тропическом лесу.
Приносит же эти вещества дождевая вода. Без дождей, а они здесь идут каждый день, ничего не было бы в тропическом лесу. Для выживания леса требуется, чтобы каждый год выпадало не менее 1500 миллиметров осадков. В некоторых районах это количество даже превышает 10 тысяч миллиметров в год. Соответственно, высока и влажность – от 70 до 100 %.
По оценке ученых, ежегодно любой гектар тропического леса в Центральной и Южной Америке получает вместе с дождевой водой 300 граммов фосфора, 3,6 килограмма кальция и 12,6 килограмма калия. По большей части, все эти вещества, вероятно, переносятся сюда ветром из Сахары.
А как быть с таким необходимым для растений азотом? Из него состоит большая часть воздушной оболочки, но в такой форме растения не могут его усвоить. Помогает гроза. При каждом ударе молнии азот окисляется, превращаясь в оксид азота, а тот растворяется в дождевой воде и поглощается растениями.
Если провести химический анализ воды, струящейся по земле после ливня, она изобилует органическими и минеральными веществами. А вот если взять пробу грунтовой воды всего в 20 сантиметрах от поверхности земли, то она мало чем отличается от дистиллированной воды. Корни деревьев и грибы очищают воду, просачивающуюся в глубь почвы, получше любого фильтра.
Дождь нужен тропическому лесу по многим причинам. В районе экватора Солнце всегда стоит высоко над горизонтом. Каждый квадратный метр леса получает за год не менее 5 миллионов килокалорий. Это жизненно важно для быстрого развития растений. Но если бы не частые дожди, то палящие лучи Солнца вскоре бы выжгли листву деревьев. Влага, испаряющаяся после обильного дождя, охлаждает растения, помогает им выжить. Влажный воздух нужен бактериям и грибам, без которых была бы немыслима своевременная переработка палой листвы и других остатков растений.
Большая часть осадков в тропическом лесу, впрочем, никогда не достигает земли. Капли растекаются по листьям деревьев и тотчас испаряются. Над лесом снова сгущаются облака, чтобы опять пролиться ливнем. Климат тропического леса необычайно устойчив, как редко где в других экосистемах. Впору сказать о нем: «Работает как часы». Массовая вырубка леса приведет к необратимым последствиям – сломает эту отлаженную за миллионы лет машину. Растительность леса перестанет пополняться. Кризис экосистемы будет стремительно нарастать.
Но в наши дни именно дождевые тропические леса гибнут быстрее любой другой экосистемы. Полтора века назад они покрывали 12 % всей суши. Но начиная с середины XIX века человек уничтожил уже около половины этих лесов. Каждый год лес вырубается или выжигается на территории площадью около 200 тысяч квадратных километров.
Если уничтожение тропических лесов продолжится теми же темпами, что и сейчас, то уже через 100 лет их не останется. По наиболее вероятному сценарию сохранятся лишь отдельные островки леса – национальные парки, разделенные обширными, малоплодородными пустошами.
В Юго-Восточной Азии большая часть джунглей Киплинга уже уничтожена. Их место заняли плантации монокультур. В бассейне Амазонии, где сохранился крупнейший в мире тропический лес, его стремительно теснят поля и пастбища. Незаконная вырубка нарастает, поскольку является коммерчески выгодным делом. На фоне сентиментальных тирад о красоте и величии амазонских лесов, куда привлекательнее для бизнеса выглядит идея-мечта: вырубить их подчистую и засадить эту бесконечную пустошь соей. Рано или поздно так и случится. Лес пойдет под топор. Что может этому помешать? Слова экологов о том, что с каждым квадратным метром тропического леса, который мы теряем, мы теряем еще один элемент кондиционера, охлаждающего нашу планету? Но ведь это беды дня завтрашнего. А все проблемы планеты Земля оттого, что человек живет только днем сегодняшним!
Массовое истребление лесов уже давно напоминает войну, объявленную человеком природе, безжалостный биоцид, расправу над деревьями, а заодно и животными, населившими с незапамятных времен эту удивительную экосистему. «Как только подойдешь к людям, – сказано в “Книге Джунглей”, – непременно проливается много крови», пусть даже крови деревьев и животных.
Удивительные приключения пыли
Пыль. От нее никуда не деться! Она встречается на каждом шагу. Ее можно найти на подоконнике, книжной полке или в шкафу. Мы замечаем ее везде, где по недосмотру не прогулялась тряпка или швабра. Стоит протянуть руку, и на наших пальцах может оказаться она, неизменная спутница человека – пыль.
Пыль буквально преследует нас, и потому кажется: «Уж что-что, а пыль мы знаем!» Увы, расхожее мнение! На взгляд ученых, эта неприметная, невзрачная субстанция, окутывающая все вокруг и проникающая всюду, таит в себе немало загадок.
В нашей жизни пыль на редкость двойственна. Она может отнять у человека здоровье. Так, астмой и аллергией люди болеют в первую очередь из-за пыли – точнее, из-за содержащихся в ней пылевых клещей – крохотных паукообразных длиной около 0,5 миллиметра. Но пыль может и вернуть здоровье. В начале 1990-х годов немецкие ученые доказали, что ребенку тем реже грозит аллергия, чем чаще его иммунная система сражается с микробами, таящимися в пыли. Юный организм сызмальства учится дозировать свою убойную силу. После такого обучения он уже не ответит «истерической» реакцией на безобидные вещества, вроде кошачьих шерстинок.
Пыль способна превратить цветущую местность в пустыню, а то и породить в пустынном месте лес. Частички пыли, подхваченные ветром, минуют высочайшие горы и обширные моря. Ветер непрестанно уносит пыль из африканских пустынь, усеивая ими земли, лежащие за тысячи километров от Африки.
Самым пыльным местом на Земле считается впадина Боделе, расположенная в Сахаре близ границы Судана и Чада и занимающая площадь около 24 тысяч квадратных километров. Мириады окаменелых остатков водорослей и минеральных крупиц, содержащих фосфор и железо, покрывают эту долину – дно высохшего озера, простиравшегося здесь. В древности его воды питали растения и животных Центральной Африки. Сегодня пыль со дна озера служит удобрением для дождевых лесов Южной Америки. Но этот эффект поразительным образом недооценивается.
Почти 100 дней в году над Сахарой бушуют песчаные бури. Давно известно, что их отголоски ощущаются даже в Европе. Так, в Средние века панический ужас на европейцев нагоняли «кровавые дожди». Их считали предвестием чумы, а повинна в них была пыль, поднятая в воздух в Сахаре. Она придавала атмосферным осадкам красноватый оттенок. Пыль эта разносилась далеко на север, попадая даже в Скандинавию. Там, оседая на ледниках, она ускоряла их таяние, ведь красный цвет активнее, чем белый, поглощает солнечные лучи.
Всего, по оценке геологов, Сахара ежегодно теряет свыше 500 миллионов тонн пыли, ну а все мировые пустыни – более 2 миллиардов тонн. Огромное количество пылинок, сметаемых ветром в Сахаре, оседает в водах Атлантики. Планктон – основа пищевой цепи в океане – начинает бурно разрастаться. Всюду, где пылевые облака «проливаются» на сушу или океан дождем, возникает богатая органическая жизнь. В 1832 году Чарлз Дарвин, находясь на борту корабля «Бигль», наблюдал за тем, как африканская пыль оседала близ островов Зеленого Мыса. «Пыль эта падает в таком количестве, что загрязняет все на борту корабля и причиняет вред глазам, – писал Дарвин, – бывало даже, что суда садились на мель из-за непроницаемого мрака».
Уже в наши дни ученые доказали, что эта пыль преодолевает куда большие расстояния, усеивая территорию Южной Америки. Около 50 миллионов тонн пыли ежегодно перелетает туда из Африки. Более половины всех необходимых минералов амазонские леса получают вместе с пылью, падающей на них с неба. Африканская пыль питает их, ведь она содержит некоторые химические вещества – калий, фосфор, кальций, что не встретишь в южноамериканской почве. Если бы не эти удобрения – тонны фосфатов, сульфатов и оксидов железа, эти леса захирели бы. Эпифиты – мох, лишайники, орхидеи, – густо усеявшие кроны деревьев, улавливают летящую на них пыль и насыщаются ею. Усваивая «небесное удобрение», растения стремительно растут.
Немецкий геолог Йозеф Райххольф предположил даже, что периодическое расширение и сжатие Сахары, длящееся миллионы лет, может влиять на площадь, занимаемую амазонскими лесами: она то сужается, то увеличивается.
Так прошлое переплетается с настоящим. Так далекая пустыня превращает Южную Америку в цветущий континент.
Кстати, роза ветров у западного побережья Африки такова, что большую часть пыли относит далеко в сторону от амазонских лесов. Например, в летние месяцы почти вся она оседает в водах Карибского моря. Верхние слои почвы на здешних островах в основном сложены из той самой пыли, что порывом ветра когда-то была сметена в Африке.
По предположению исследовательницы Анны Горбушиной из Ольденбургского университета – ее статья опубликована на страницах журнала
Но вернемся в наши широты. Пыль оседает на землю всюду с каждой каплей дождя, с каждой снежинкой. Если бы дождь не смывал, а ветер не сметал ее, на крышах домов за год скапливались бы тонны пыли. Однако пыль не лежит на месте. Она проникает в любую трещину. Даже в убранной дочиста комнате все пронизано ею: в каждом кубическом сантиметре воздуха снует более тысячи пылинок. Солнечным летним днем на свету хорошо видно, как кружится пыль.
«Естественная фоновая нагрузка» – так называют этот «столп пыли» специалисты – достигает 20 микрограммов на один кубический метр. Именно благодаря пыли – сказываются ее преломляющие свойства – солнечный свет окрашен в столь яркие тона. Мириады пылинок, рассеянных в воздухе, меняют расцветку закатов и рассветов, окрашивая их в пылающе-красные тона.
Пыль меняет и климат. По разным причинам пылинки могут «склеиваться», образуя аэрозоли – твердые частицы, взвешенные в воздухе. Их химический состав, их форма, способ их возникновения очень разнятся. Обычно все начинается с выхлопных газов, выброшенных в воздух автомобилями и самолетами. Встречаются и естественные аэрозоли. Так, при извержении вулканов в атмосферу попадает огромное количество пылинок. Еще один вид аэрозолей образуется над океанами и морями: ветер подхватывает капельки воды и развеивает их; вода испаряется; в воздухе остаются крупицы соли.
Все аэрозоли отличаются одним свойством: вокруг них конденсируются водяные пары. Возникают капли дождя, кристаллики льда или снежинки. Чем больше в воздухе аэрозолей, тем крупнее капли и льдинки – тем плотнее облачная завеса. Облака сильнее отражают солнечный свет; становится прохладнее. Впрочем, аэрозоли могут вызывать и обратный эффект. Недавние исследования показали, что, попав в средние слои атмосферы, аэрозоли не отражают солнечный свет, а, наоборот, поглощают его, то есть способствуют потеплению.
Итак, несмотря на свою микроскопическую величину, пылинки играют очень важную и пока еще неясную роль в формировании климата на планете.Как признают ученые, влияние пыли на атмосферные процессы гораздо сложнее, чем воздействие парниковых газов. Однако зачастую это не принимается во внимание. Как же учесть влияние пыли в наших прогнозах климата?
Есть ли на земле «марсианские микробы»?
Земля живет! Верхние слои ее коры пронизаны жизнью. Мы думаем, что толща земли под нашими ногами числится лишь по ведомству геологии. На самом деле это еще одна обширная экосистема, обитатели которой невидимы, как пустота. Мириады микроорганизмов населяют отложения на дне океанов, застывшую вулканическую лаву, твердь гранита, из которого состоит материковая кора.Они обитают всюду, где есть вода и где жара еще не стала невыносимой даже для микробов.
Очевидно, лишь температурный барьер ограничивает область их обитания. Даже самые жаростойкие микроорганизмы не могут выжить при температуре свыше 113 °С. Эта граница пролегает в 3—10 километрах от поверхности Земли (точное ее положение зависит от теплопроводности тех или иных пород, составляющих кору). Ее не смеет пересечь ни один микроб.
Однако, как ни разнообразно это сообщество подземных организмов, как ни широко оно распространено, оно по-прежнему очень плохо изучено. Весь этот огромный мир жизни, получивший название «глубинная биосфера», во многом остается белым пятном на карте современной науки. Долгое время было укоренено мнение о том, что жизнь может существовать лишь там, где есть солнечный свет и кислород. С этой точки зрения сама идея о том, что живые организмы могут поселиться глубоко под землей, казалась абсурдной.
Вот только факты как будто начали опровергать догму. В образцах грунта, извлеченных при бурении глубоких скважин, неизменно находили сообщества микробов. Долгое время специалисты игнорировали эти находки, ведь их «не должно быть по определению». Как правило, биологи, привлеченные для экспертизы, лишь покачивали головой и говорили, что «микробы занесены с поверхности земли».
Лишь в последние десятилетия старая догма все-таки пала. В 1985 году исследователи из министерства энергетики США во главе с Фрэнком Уоббером проводили бурение в штате Южная Каролина в поисках подходящего места складирования радиоактивных материалов. Благодаря специальным уплотнениям эти образцы грунта невозможно было загрязнить никакими микробами.
И вот при изучении проб, взятых с глубины в полкилометра, выяснилось, что они кишат живыми бактериями. Так родилась сенсация. Наконец, научный мир прислушался к новости, донесшейся из недр планеты. Начались поиски поселившихся там бактериальных сообществ.
Их обнаруживали буквально всюду. Бактерии, вирусы и грибы преспокойно проживали даже на глубине 3,5 километра. Самые крохотные трещины и поры земной коры были заполнены огромным количеством микробов. В одном-единственном грамме грунта или миллилитре грунтовых вод их встречалось до сотни миллионов. Как отмечалось на страницах журнала
По оценке Томаса Голда из Корнеллского университета, масса всех подземных форм жизни на нашей планете, пожалуй, превосходит массу всех наземных организмов. Другие исследователи не столь радикальны, но и они считают, что общая масса глубинной биосферы составляет до трети наземной биосферы. Специалисты полагают, например, что большая часть прокариотов – одноклеточных организмов, у которых нет ограниченного мембраной ядра, – обитает у нас под ногами. Недавно в рудниках Южной Африки найдены и первые многоклеточные представители глубинной биосферы – черви-нематоды.
Эти открытия не могли не повлечь за собой ряд вопросов. Как выживают все эти организмы? Откуда они черпают энергию? Откуда они вообще там взялись? И как выдерживают громадную жару, царящую глубоко под землей? Какие ферменты и протеины помогают им это сделать?
Ошибочно полагать, что глубинная биосфера – это рай для микроорганизмов.Результаты исследований говорят, скорее, об обратном. Каким бы разнообразным и населенным ни был подземный мир, жизнь микробов легкой не назовешь. Там нет ничего, кроме горных пород, воды и некоторой дозы радиации, исходящей от ближайших залежей радиоактивных веществ. Глубинная биосфера – это унылая обочина, на которую в ходе эволюции были оттеснены самые примитивные, самые древние формы жизни. Это – их бункер, где вот уже сотни миллионов лет они скрываются от победителей – светолюбивых организмов, населивших поверхность планеты.
Жизнь готова выдюжить и в таких условиях, но платит за свою неприхотливость особую цену – «цену смирения». Микробы, найденные на большой глубине, долгое время проводят практически в спячке. Эти мнимо омертвевшие – живые! – клетки даже не размножаются. Недостаток питательных веществ, испытываемый ими, вынуждает их вести самый жесткий режим экономии. Другие микроорганизмы размножаются в среднем раз в несколько сотен, а то и тысяч лет. По сравнению с этими «мертвяками»-медляками микробы, населяющие поверхность планеты, живут буквально «со скоростью света».
Глубинная биосфера, как установили ученые, существовала еще во времена динозавров. Некоторые колонии микробов населяют свои подземные «оазисы» от 80 до 160 миллионов лет. Порой они буквально замурованы в крохотных расселинах и порах горных пород, все эти миллионы лет не имея надежды выбраться оттуда. Но как они проникли в свои узилища?
Возможно, одни из них населяли когда-то поверхность планеты, но в результате сейсмических катастроф или вулканических извержений были засыпаны землей и приспособились к новым условиям жизни. Другие семейства микроорганизмов были смыты потоками воды и вместе с ними просочились в глубь почвы, где и обосновались отныне. В пользу этих гипотез говорит то, что большинство микробов, обнаруженных под землей, имеет определенное сходство с организмами, населяющими ее поверхность, и, может быть, даже состоит с ними в родстве.
Но некоторые биологи отстаивают другую – радикальную – гипотезу: жизнь могла зародиться… под землей. Еще несколько десятилетий назад, когда были открыты горячие глубоководные источники, так называемые черные курильщики – уникальный биотоп, расположенный на дне океана, привычная гипотеза возникновения жизни на нашей планете была поколеблена. Согласно ей жизнь появилась на свету. Однако черные курильщики, изобилующие питательными веществами, с полным на то основанием тоже могут считаться «колыбелью жизни». Тем более около 4 миллиардов лет назад наша планета была для жизни «мало оборудована». Смертоносное ультрафиолетовое излучение проникало тогда почти к поверхности Земли – как теперь на Марсе, – уничтожая все живое. Мощные извержения вулканов поливали все вокруг огнем. Метеориты, падавшие бомбами на планету, оставляли громадные кратеры.
Зарождение жизни на фоне «космической бомбежки» было далеко не гладким. Вполне вероятно, что колонии микробов, поселившиеся в «подвале планеты», вовсе не были случайно засыпаны лавой и вулканическим пеплом. Жизнь могла зародиться там, в земных недрах, и лишь впоследствии микроорганизмы выбрались на поверхность, как еще позднее обитатели морей начали завоевывать сушу.
Впрочем, пока мы слишком мало знаем о подземных микробах, чтобы с уверенностью судить о том, не их ли далекие предки положили начало жизни на Земле. Будущие исследования наверняка внесут ясность и в этот вопрос. Если идея зарождения жизни в недрах планеты подтвердится, то почему бы микробы не могли появиться и в марсианском грунте? Может быть, их колонии и теперь процветают там – «глубинная биосфера Марса»?
Вода, снег и лед
С чего начинается дождь?
Моделирование атмосферы Земли и процессов, протекающих в ней, – одна из сложнейших задач, стоящих перед учеными. Как описать поведение 5 квадрилионов тонн воздуха, составляющих оболочку Земли?
Вот простой вопрос: «С чего начинается дождь?» Точного ответа до сих пор нет. Конечно, не будет тучки на небе, и дождиком не покаплет, это известно каждому. Но что происходит за пеленой облаков? Как клубы водяного пара свертываются в капельки? Как заглянуть внутрь дождевой тучи?
Исследовать ее с самолета рискованно. В лаборатории же удается воссоздать лишь пелену тумана объемом в несколько кубических метров. Подобный клочок имеет мало общего с обычными облаками. В нашей средней полосе столп воздуха над каждым квадратным метром почвы содержит от 10 до 50 килограммов водяных паров. Правда, в основном мы не видим их. Лишь оседая на аэрозолях – песчинках и пылинках над сушей или частицах соли над океанами, – водяные пары сгущаются, образуя капли. Если бы не аэрозоли, небо всегда было бы ослепительно-голубым.
Однако, когда содержание аэрозолей в воздухе особенно высоко, это, как выяснили недавно ученые из Гетеборгского университета, ведет к уменьшению количества осадков. Ведь чем больше центров конденсации возникает в облаках, тем меньше размер дождевых капель, образующихся здесь. Порой они вдвое меньше обычного. Между тем дождь начинается, только когда капли достигают определенной величины. Маленькие же капли, хоть их и очень много, попросту не долетают до земли. Как хорошо! Значит, не пойдет дождь?
Никто не любит дождь. Довольно тучки на небе, чтобы настроение стало портиться. Кому охота брести по лужам в холодной, мокрой одежде, прилипающей к телу? Но так ли заслуженна эта скверная репутация дождя? Скажем хотя бы несколько слов в его защиту.
Поделиться книгой: