Внешние защитники Жизни на Земле

Что позволяет Жизни во всех ее формах и проявлениях быть достаточно устойчивой во времени и пространстве? В попытке ответить на этот весьма сложный вопрос, следует учесть, что Жизнь в значительно большей степени есть явление космическое, нежели земное. Результаты исследований последних лет показывают, что строение, эволюция биосферы, как и устойчивость последней, предопределены начальными условиями, которые имели место задолго до ее появления.

Магнитное поле Земли.Подсчитано, что каждую секунду на площадку в 1 м² через границу атмосферы из Космоса в направлении земной поверхности влетают более 10 тысяч заряженных частиц со скоростями, близкими к световой. Характеризуясь огромной энергией, космическое излучение способно за относительно короткий срок разложить на ионы и электроны весь воздух атмосферы и уничтожить все живое на планете. Однако этого, к счастью, не происходит. Дело в том, что Земля представляет собой своеобразный магнит, его силовые линии окружают земной шар и образуют вокруг него магнитосферу,которая защищает живые организмы от солнечного ветра. Итак, магнитное поле есть важнейший защитник Жизни на Земле, без которого она не смогла бы зародиться в прошлом, не смогла бы сохраниться в настоящем. Но наряду с этим есть и другие факторы стабильности, порожденные самим живым веществом биосферы.

Озоновый щит биосферы.Важнейшим фактором возникновения и развития биосферы стало создание автотрофными организмами кислородной среды на стыке трех оболочек Земли: литосферы, гидросферы и атмосферы. С появлением такого активного химического элемента, как кислород в свободном, т.е. молекулярном состоянии, существенно изменились процессы минералообразования в поверхностных слоях геологической оболочки планеты, а следовательно, резко изменились и все химические факторы существования живого вещества. С другой стороны, наполнение атмосферы кислородом способствовало и появлению в ней озона.

Образование озона в верхней стратосфере связано с реакцией фотодиссоциации поступающего туда молекулярного кислорода под влиянием коротковолнового (менее 242 нм) ультрафиолетового излучения Солнца:

Взаимодействие образовавшегося атомарного кислорода с молекулой последнего (в присутствии третьих частиц – катализаторов) ведет к образованию озона:

О + О₂ + М ® О₃ + М

Основное количество озона сосредоточено в стратосфере на высотах 15–25 км (верхняя граница его распространения – до 45 км), где он образует озоновый слой или озоносферу. Основная масса озона образуется в экваториальной зоне и распространяется затем атмосферными движениями к полюсам. У поверхности Земли озон появляется только во время грозовых разрядов. Расчеты показали, что если все содержащиеся в атмосфере молекулы озона равномерно распределить над поверхностью Земли, то толщина образовавшейся оболочки составит лишь около 3 мм для среднегодовых среднеглобальных условий (т.е. при температуре у поверхности Земли 15°С и давлении 1 атм.). Сравним, толщина слоя, образованного всеми газами земной атмосферы при тех же условиях, составит примерно 8 км.

Несмотря на крайне низкое количественное содержание, этот газ имел и продолжает иметь неоценимое эколого-биологическое значение, так как озоновый слой является охранным щитом от жесткого, короче 280 нм, УФ-излучения, крайне опасного для всего живого на планете. Если общее содержание озона сократится всего лишь на 10–20 %, то на каждый такой процент придется двухпроцентное увеличение потока УФ-излучения в вышеуказанной полосе.

Возникновение озонового экрана, отгородившего поверхность Земли от химически активной радиации, резко изменило ход эволюции живого вещества. В условиях протобиосферы (первичной биосферы) бурно возникали и многообразно изменялись все новые формы живого вещества, происходило быстрое накопление генофондов. Под озоновым щитом мутагенез и генообразование существенно ослабли, началась относительно спокойная эволюционная реализация достигнутого, отбор лучших генетических комбинаций, время от времени дополнявшихся мутациями, чаще всего ограниченными. Образно говоря (по Ю.Н. Куражковскому), время протобиосферы – это эра созидания жизни, созидания, сопровождавшегося отбраковкой, уничтожением колоссального числа эволюционных, часто неудачных проб природы. Время биосферы – это время сохранения и совершенствования лучшего из достигнутого, в чем и сыграл огромную роль порожденный живым веществом планеты озон.

Наконец, укажем также, что благодаря наличию кислорода в атмосфере сгорает (окисляется) огромное, исчисляемое миллионами тонн количество космического вещества (метеориты, кометы, и т.п.). В противном случае постоянная бомбардировка поверхности планеты создала бы для живых организмов, в т.ч. и человека, множество проблем. Уместно вспомнить поверхность безатмосферной Луны, покрытую оспинами малых и больших кратеров.