Шлях до потрібних знань

Мудрий не той, хто багато знає, а той, хто знає потрібне


Розділ 4. Формування екологічної системи планети Земля

 

Перше життя з'явилося в первинному океані (див. Розділ 2) з низки причин. Основна з них — поглинання морською водою жорсткого сонячного і космічного випромінювання, згубного для всього живого на Землі. Інша причина, не менш важлива, полягає в тому, що в морській воді концентрувалися не лише неорганічні молекули, а й прості і складні органічні молекули, що виникли з неорганічних під час атмосферних електричних розрядів.

Воду океану постійно насичували гази, з яких складалася первинна атмосфера планети: вуглекислий і сірчистий, азот, водень, кисень та інші гази. Усе це разом – необхідні умови для появи життя (якісні процеси, що відбувалися в первинному океані, докладніше описано в розділі 2).

Першими живими організмами після вірусів були прості одноклітинні рослини, які за допомогою фотосинтезу, поглинаючи видимий спектр сонячного випромінювання, почали самі всередині себе синтезувати органічні сполуки, необхідні для їх життєдіяльності. До появи фотосинтезу прості організми отримували необхідні органічні сполуки лише з морської води, де, як зазначено вище, вони виникали тільки під час атмосферних електричних розрядів.

Фотосинтез — еволюційне надбання, що дало колосальний поштовх розвиткові життя на планеті.

Перші рослинні організми були надто примітивними, засвоювали дуже малу частину сонячного світла, що потрапляло на поверхню первинного океану. Фітопланктон засвоював приблизно 1,5-2% сонячного світла. Відповідно, швидкість росту рослинної біомаси залежала від так званого біологічного ККД (коефіцієнта корисної дії).

Фітопланктон почав підкорювати первинний океан – царство простих одноклітинних рослин. У процесі фотосинтезу фітопланктон поглинав вуглекислий газ, розчинений у морській воді, і виділяв, як побічний продукт, кисень. Уночі, коли фотосинтез припинявся, фітопланктон використовував для своєї життєдіяльності синтезовані вдень органічні сполуки. Ці сполуки допомагали фітопланктону відновлюватися й підтримувати цілісність і активність його структури.

Водночас фітопланктон розщеплював органічні сполуки – для здійснення цього зворотного до фотосинтезу процесу він поглинав розчинений довкола в морській воді кисень, значна частина якого теж була продуктом фотосинтезу. Отже, під час будь-якого розщеплювання органічних сполук поглинається кисень і, як побічний продукт розпаду, виділяється вуглекислий газ.

Тваринні мікроорганізми (якщо не брати до уваги євглену зелену і подібних до неї) навіть за найідеальніших для них умов не могли з'явитися в первинному океані доти, доки фітопланктон, а потім і досконаліші рослинні організми, не наситили поверхневий шар океану киснем у такій кількості, аби забезпечити нормальну життєдіяльність і для тваринних організмів, які виникли, знову-таки, в процесі еволюції з простих рослинних організмів.

Отже, про першу просту екологічну систему можна говорити лише від часу появи тварин, тобто організмів, що поглинають органічні сполуки. Екологічна система – баланс між усіма формами і типами живих організмів та середовищем їхнього проживання...

Після появи багатоклітинних живих організмів почався наступний якісний етап розвитку життя. Удосконалюючись у нещадній боротьбі за виживання, багатоклітинні організми, насамперед знову рослинні, набули нових якостей: розподіл функцій, що відбуваються в одноклітинному організмі, між групами клітин, які творять цей багатоклітинний організм.

Виникла спеціалізація клітин на виконання тих чи інших функцій, необхідних для нормальної життєдіяльності всього багатоклітинного організму. Як наслідок, у клітинах багатоклітинних рослин, які спеціалізуються на фотосинтезі, підвищилася активність цього процесу, відповідно, збільшився біологічний ККД, який у багатоклітинних рослинах первинного океану — водоростей — уже становив приблизно 4%.

Поява багатоклітинних рослинних організмів зумовила черговий бум збільшення біомаси в первинному океані. Як наслідок – бурхливе зростання кількості та різноманіття тваринних багатоклітинних організмів, активність яких значно збільшилася завдяки боротьбі за виживання, і тепер вони вже еволюційно домінували над рослинними організмами.

Проте вони й далі залежали від кількості біомаси, яку створюють рослини в процесі фотосинтезу. Поступово виокремилося три основні типи тваринних багатоклітинних організмів:

1) рослиноїдні тваринні організми;

2) м'ясоїдні тваринні організми  (поїдають рослиноїдні тваринні організми);

3) усеїдні тваринні організми, які могли поїдати і рослини, і тварин.

Еволюційний розвиток рослинних організмів зумовлював бурхливий розвиток тваринних організмів. Екологічна система щораз ускладнювалася й урізномітнювалася. Що і як саме підтримувало гармонію, баланс між усіма живими організмами, з яких вона складалася?

Псі-поля, що їх випромінює кожен живий організм, стали основою механізму саморегулювання екологічної системи. Саморегулювання відбувалося всередині кожного виду живих організмів (докладно цей механізм пояснено в Розділі 3).

Кисень, що виділяється внаслідок фотосинтезу, з морської води потрапляв в атмосферу планети, його концентрація поступово зростала. Під час атмосферних електричних розрядів частина атмосферного кисню перетворювалася на озон, у міру зростання концентрації якого у верхніх шарах атмосфери почав виникати озоновий шар планети.

Озоновий шар став захисним екраном від жорсткого сонячного й космічного випромінювання. Щоразу озоновий шар збільшувався, і от настав час, коли його товщина була достатньою, щоб віддзеркалювати значну частину цього випромінювання. Виникли умови для розвитку життя на поверхні суші планети.

Освоювати сушу почали рослини, спершу розвиваючись у прикордонних зонах, а потім вирушаючи щораз глибше у материки. Першими підкорили сушу плавуни, хвощі і папороті. Розвиваючись в умовах, коли концентрація вуглекислого газу в атмосфері значно перевищувала його концентрацію в морській воді, перші наземні рослини зробили крок уперед у механізмі фотосинтезу. Біологічний ККД цих рослин сягав уже 5%.

За рослинами на сушу вийшли тварини. Першими наземними тваринами були земноводні, що з'явилися внаслідок еволюції кістоперих риб. Екологічна система почала формуватися й на суші. І на суші розвиток життя був значно бурхливішим. Гігантські хвощі, плющі й папороті створювали величезну кількість рослинної біомаси. Поїдати такі гігантські рослини могли тільки великі тварини. На Землі настав час гігантів...

Слідом за земноводними на суші з'явилися плазуни, які мали низку еволюційних переваг і невдовзі почали домінувати на суші. Царство гігантів — динозаврів тривало сотні мільйонів років. Але концентрація вуглекислого газу в атмосфері зменшувалася, оскільки величезні маси вуглекислого газу поглиналися з атмосфери внаслідок фотосинтезу і ставали складовою біомаси планети.

Накопичений до появи життя в атмосфері вуглекислий газ поступово, за сотні мільйонів років, витратили гігантські рослини. Закінчився «запас» вуглекислого газу планети. Він і далі надходив в атмосферу під час вивержень вулканів і як продукт життєдіяльності живих організмів. Поступово тектонічна активність Землі зменшувалася, дедалі менше газів, зокрема й вуглекислого, Земля викидала в атмосферу з надр. Така ситуація призвела до того, що гігантські рослини суші почали гинути. Їх було щораз менше і, зрештою, це одна з причин занепаду царства гігантів — динозаврів...

Замість рослин-гігантів, плющів, хвощів і деревоподібних папоротей на еволюційну арену вийшли досконаліші рослинні організми — голонасінні, біологічний ККД яких сягав уже 7%. Гіганти, доки були сприятливі умови для їх зростання і розвитку, пригнічували можливість розвитку голонасінних. І аж після загибелі цих гігантів голонасінні рослини отримали свободу для свого розвитку.

Ці рослини були значно меншими від своїх попередників. Тваринний світ, що прийшов на зміну царству гігантів, теж був суттєво скромнішим за своїми розмірами. Але еволюційно його сформували досконаліші тварини. Як уламки минулої величі, до нього увійшли нащадки динозаврів і земноводних.

Наступний етап знаменувала поява покритонасінних рослин, біологічний ККД яких сягав уже 10%. Однак вони не змінили голонасінних, як голонасінні змінили плющі, хвощі і папороті. Просто вони освоїли різні кліматичні пояси поверхні планети. Голонасінні виявилися більш пристосованими до суворих кліматичних умов та освоїли холодніші кліматичні пояси планети. У міру формування флори Землі формувалася її багата фауна — тваринний світ.

Цей останній тип екологічної системи зберігся донині. Природа наразі не змогла створити рослинний організм із біологічним ККД понад десять відсотків. Якщо раніше поява нового типу рослин зумовлювала бурхливу зміну тваринного світу, то поява покритонасінних цей процес зупинила.

Спершу нові види, які виникали в процесі еволюції, заповнювали вільні екологічні ніші, а після заповнення вакансій новий вид міг пробитися тільки витіснивши з якоїсь екологічної ніші інший вид, який уже її посів. Це сприяло якісній еволюції тварин на планеті. Еволюція тварин перейшла на інший якісний рівень, нормальний розвиток якого обов'язково зумовлює появу розуму.

Усе це так або трохи інакше відбувалося й відбувається на багатьох планетах Великого Космосу. На нашій планеті Земля теж з'явився розумний вид — Homo Sapiens. Але homo sapiens прийшов ззовні і заселив екологічну нішу, яку до нього посіли неандертальці, що виникли в процесі еволюції життя на планеті.

Оскільки неандертальці були більш численними й пристосованими до земних умов і сильнішими, сам Homo Sapiens на початку свого освоєння планети просто не в змозі був витіснити їх. Це зробили за нього. В екологічну нішу його вселили, а хто і яким чином — розглянемо далі...

Хотілося б підкреслити тільки одну особливість, яка визначає тип тваринних організмів, у яких у процесі еволюції може виникнути розум, — усеїдність... Пов'язано це з вельми простою причиною. Кожен організм спроможний без шкоди для себе розщепити відповідну дозу отрути, що потрапляє в нього з довкілля.

Для кожного типу й виду існує своя критична концентрація отрути в організмі, з якою цей організм здатен упоратися. Якщо в організм надходить більша від критичної доза якоїсь отрути, її надлишок пригнічує ті чи інші функції або системи організму.

Так-от, рослинні отрути, які більшою чи меншою мірою є в кожній рослині, пригнічують клітини типу нейронів. І не випадково в рослин не можна знайти клітин, подібних за будовою до нейронів...

Травоїдні тварини, харчуючись рослинами, отримують дози рослинних отрут більші, ніж їх організми в змозі розщепити. Надлишок рослинних отрут пригнічує еволюцію нейронів і унеможливлює появу в нейронів цих тварин верхньоастрального та ментального тіл, без якого неможливе виникнення розуму.

М'ясоїдні тварини отримують з їжею таку кількість трупної (тваринної) отрути, яку їх організм повністю розщепити не в змозі. Трупна отрута порушує обмінні механізми організму, і нейрони мозку таких тварин не отримують потрібної кількості речовин, необхідних під час зародження та розвитку ментальних тіл.

Усеїдні тварини отримують з їжею отрути одного й іншого типу. Але кількість цих отрут така, що організм спроможний розщепити їх повністю, а це створює сприятливі умови для появи у всеїдних тварин нейронів, що мають верхньоастральні і ментальні тіла, за яких можливе виникнення розуму...

Отже, рослинні форми життя є фундаментом будь-якої екологічної системи. Від чого залежить кількість рослинної біомаси в тій чи іншій екологічній системі? Основні визначальні ознаки будь-якої екологічної системи такі:

а) потужність сонячної радіації (її оптична частина), що потрапляє на одиницю поверхні за одиницю часу (у разі перевищення допустимої потужності сонячної радіації живі організми гинуть);

б) біологічний ККД рослинних організмів, тобто яку частину сонячного світла рослини поглинають і використовують під час синтезу органічних сполук;

в) кількість різних видів рослинних організмів;

г) кількість рослин одного виду.

Записавши все це математично, отримуємо вираз:

s i j
∫ ∫ ∫W(t) Ψ(ij) n(ij) ds di dj = mijp(t)               (4)
000

де:

mijp(t) — кількість рослинної біомаси, що її синтезують за одиницю часу всі рослинні організми на одиниці поверхні планети.

Частину рослинної біомаси поглинають рослиноїдні (травоїдні) тварини. З цієї частини, після відповідного розщеплювання і перетворення, синтезується біомаса травоїдних тварин:

s a b
∫ ∫ ∫mijp(t)Ψ(ab)n(ab)dsdadb=mabp(t)             (5)
000

де:

mabp(t) — біомаса травоїдних тварин, що синтезується за одиницю часу на одиниці площі.

М'ясоїдні тварини поїдають частину травоїдних; після відповідного розщеплювання й перетворення з цієї частини синтезується біомаса м'ясоїдних тварин:

s c q
∫ ∫ ∫mabp(t)Ψ(cq)n(ab)dsdcdq=mcqp(t) (6)
00 0

де:

mcqp(t) — біомаса травоїдних тварин, що синтезується за одиницю часу на одиниці площі.

Потрібно зазначити, що до травоїдних тварин належать усі види, які поїдають живі й мертві рослинні організми. Використовуючи введені позначення (4), (5), (6) можна записати математичну модель екологічної системи у вигляді:

mijp(t) + mabp(t) + mcqp(t) = constΨ                 (7)

Як засвідчили практичні дослідження біологів, лише 10% біомаси рослин переходить у біомасу травоїдних тварин, і 10% біомаси травоїдних тварин перетвориться на біомасу м'ясоїдних тварин. Якщо підставити у це рівняння значення доданків і винести за дужки загальні множники, отримаємо це рівняння в дещо іншому, більш наочному вигляді:

s I j
∫∫∫W(s)Ψ(ij)n(ij)dsdidj[1+…+…]=constΨ      (8)
000

З формули (8) видно, що різноманіття форм живої природи, її якісний і кількісний склад залежить від:

а) щільності потоку сонячного світла, що потрапляє на одиницю поверхні планети за одиницю часу;

б) біологічного ККД рослинних організмів, тобто того, яку частину сонячного світла вони поглинають і перетворюють на рослинну біомасу.

Коефіцієнт Ψ(ij) неоднаковий у різних типів рослинних організмів і може набувати значень в інтервалі:

0 ≤ Ψ(ij) ≤ 1

Найдосконаліші типи рослинних організмів на Землі мають біологічний ККД, що дорівнює 0,1 (10%). Отже, складність, різноманіття форм і видів конкретної екологічної системи визначають насамперед два параметри — W(s) и Ψ(ij).

А врахувавши, що щільність потоку сонячного світла, яке потрапляє за одиницю часу на одиницю поверхні, змінюється дуже повільно й водночас поступово зменшується (якщо порівнювати інтервал часу від моменту виникнення життя на планеті й поточний час) і що впродовж того самого періоду на зміну простій екологічній системі приходила складніша, досконаліша, можна зробити висновок:

Біологічний ККД є основним параметром, що визначає різноманіття форм і видів, які творять будь-яку екологічну систему.

Вираз (8) є основним законом еволюції живої матерії. І з цього закону випливає закономірність появи всіляких форм життя в Космосі на різних планетах (не лише білкових). Джерелом виникнення життя може слугувати не лише щільність потоку сонячного світла W(s), як це сталося на планеті Земля, а й будь-який інший потік матерій, що природно зумовлює появу інших форм життя.

Різноманіття форм життя є закономірним.

Крім того, з формули екологічної системи (8) випливає висновок про можливість штучного створення рослинних організмів із різними КПД Ψ(ij), більшими, ніж у покритонасінних (понад 10%).

Це дає ключ до управління еволюцією екологічної системи, можливість штучного створення якісно нових екологічних систем, розв’язання багатьох екологічних і інших проблем, які виникли в людства!

 

Зміст

Читати далі...