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 метров^[15]. 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 тонн^[16]. 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 нематоды^[17] – 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 – животные^[18].

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 цвета^[19] 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.

Поиск по сайту: