Кирилл Еськов - История земли и жизни на ней

• Название: История земли и жизни на ней
• Автор: Кирилл Еськов
• Жанр: Прочая научная литература

Экспериментальное учебное пособие для старших классов.

"Авторское предуведомление

Цель настоящего учебного курса мне видится в том, чтобы у ученика возникла максимально целостная картина функционирования биосферы Земли в процессе ее исторического развития. Между тем одно из положений теории систем гласит: систему невозможно оптимизировать по двум независимым параметрам одновременно; в частности, добиваясь целостности рисуемой картины, неизбежно приходится жертвовать ее детальностью, или наоборот. Попытка запихнуть в голову ученика побольше конкретных фактов в отсутствие некоей обобщающей концепции неизбежно приведет нас к созданию ухудшенной копии старого университетского курса палеонтологии – унылого мартиролога вымерших организмов, который по сдаче экзамена следует забыть, как страшный сон. Именно поэтому во многих случаях я вполне сознательно жертвовал палеонтологической и геологической конкретикой в пользу теоретических (иногда к тому же – в достаточной степени умозрительных) обобщений".

---

«ящеры» – собирательное название гигантских рептилий палеозоя и мезозоя.

Примечания

1 Подробнее - см. дополнительную главу 1-а.

2 Самым точным из них, однако, продолжает оставаться уран-свинцовый - когда соотношение этих элементов определяют в зернах минерала циркон.

3 Американские палеонтологи предпочитают делить каменноугольный период, или карбон, на два - миссисипий (соответствующий европейскому раннему карбону) и пенсильваний (средний и верхний карбон), что отражает неполную адекватность событий на разных континентах.

4 Радиоуглеродный метод позволяет датировать древесину и ее производные (напр., древесный уголь); он основан на содержании в углероде древесины нестабильного изотопа 14С. Изотоп 14С возникает в верхних слоях атмосферы при воздействии космического излучения на атом обычного азота (14N), а затем в виде CO2 ассимилируется растениями. Доля 14С в живом растении стабильна (и равна доле 14С в атмосферном углекислом газе), а после гибели растения начинает закономерно уменьшаться.

5 Отсюда и всю методологическую концепцию Поппера называют "фальсификационализмом". Слова "фальсифицируемость" и "фальсифицированный" употребляется здесь, разумеется, не в обиходном их значении ("Таможня обнаружила партию фальсифицированной водки...").

6 Такыр - возникающие в зоне пустынь гладкие и ровные глинистые поверхности, похожие на мостовые: они разбиты трещинами на отдельные (часто - правильно-шестиугольные) плитки площадью около квадратного метра.

7 Желающие могут ознакомиться в дополнительной главе 4-а с весьма популярным в наши дни термодинамическим подходом к проблеме жизни.

8 В последние годы российскими и американскими учеными был сделан ряд новых находок ископаемых микроорганизмов в метеоритах - по более строгой, чем прежде, методике (см., например, статью А.Ю.Розанова с соавторами в журнале "Природа" № 6 за 1997 год). Оппоненты, правда, возражают, что ситуация изменилась непринципиально, и вероятность земных загрязнений материала по-прежнему чрезвычайно высока (ледники Антарктиды, откуда извлекли эти метеориты, конечно, самое "чистое" место нашей планеты, но всё-таки не стерильное); подозрительным кажется им и чрезвычайное сходство этих микроорганизмов - "космических" и "марсианских" - с земными. С другой стороны, появились неподтвержденные пока сообщения о находке на Марсе углерода со смещенным изотопным соотношением (см. далее - в главе 6), что может свидетельствовать о его участии в биологических реакциях. Если эти результаты подтвердятся, то отношение к концепции панспермии, несомненно, придется серьезно пересмотреть.

9 Альбедо - величина, характеризующая отражательную способность любой поверхности; выражается отношением отраженного потока лучистой энергии ко всему упавшему на поверхность потоку.

10 Стоявшую перед Больцманом проблему удалось в 1983 г. решить Ю.Л.Климонтовичу, строго доказавшему возможность уменьшения энтропии в процессе самоорганизации - но только для открытых систем. S-теорема Климонтовича является аналогом существующей для закрытых систем H-теоремы Больцмана, гласящей, что энтропия системы монотонно возрастает и остается неизменной при достижении равновесного состояния.

11 Пальмеллоидная структура выражается в образовании водорослями достаточно крупных, обычно прикрепленных к субстрату, слизистых тел, содержащих внутри многочисленные клетки; клетки объединяются в слизи чисто механически и плазматических связей не имеют.

12 Следует заметить, по описанной схеме образуют строматолит именно прокариотные маты (а в раннем докембрии иных и быть не могло). Маты же, в состав которых входят эукариотные зеленые водоросли, обладают способностью активно осаждать из воды кристаллы карбоната кальция за счет суточных перепадов кислотности среды (днем растворенный в воде углекислый газ активно убирается за счет фотосинтеза, а ночью - нет, что и вызывает рост кислотности). Такие "эукариотные маты" отлагают осадок иначе, чем описано выше: строматолиты создаются ими не под матом, а непосредственно внутри него, а их толща (в отличие от докембрийских строматолитов) не слойчатая.

13 Метод датирования филогенетических событий, основанный на аксиоматическом утверждении, что нуклеиновым кислотам присуща практически постоянная (в геологическом масштабе времени) скорость эволюционно значимых замен молекулярных мономеров (нуклеотидов). Отсюда следует, что время, прошедшее с момента расхождения каждой пары ветвей родословного древа ("сестринских групп") пропорционально числу молекулярных замен.

14 Термин "депо" должен быть вам знаком по курсу анатомии; например, печень является резервным депо питательных веществ (гликоген), которые при необходимости могут быть мобилизованы организмом.

15 Обнаруженные недавно фрагменты тел ксенофиофор позволяют полагать, что размеры целого организма могут достигать 50 см.

16 Из Удоканских отложений Забайкалья (возраст - 1,9-2,5 млрд лет) были еще в 60-х годах описаны четырехгранные трубки длиной до нескольких сантиметров, которые геологи сочли остатками неизвестного животного - Udokania problematica; ныне, однако, большинство исследователей считают органическую природу удоканий сомнительной. А недавно в формации Белт в Скалистых Горах (возраст - 1,4 млрд лет) были обнаружены следы передвижения по осадку какого-то макроскопического организма.

17 Я буду употреблять здесь привычный для всех оборот – «отношения хищник-жертва», хотя в действительности речь пойдет об отношениях между любыми консументами и их добычей (в частности – фитопланктоном).

18 Имеются в виду одноядерные одноклеточные; некоторые многоядерные простейшие (например, знакомые нам ксенофиофоры) и сифоновые водоросли могут достигать нескольких сантиметров.

19 Во всех обсуждаемых случаях, говоря о размерах организмов, имеют в виду так называемый «размер, приведенный к шару» – РПШ. РПШ взрослого человека, например, составляет 60 см – именно таков будет диаметр шара, имеющего массу 80 кг при плотности человеческого тела.

20 Здесь возможна и еще одна аналогия: военная техника («хищник») всегда опережает в своем развитии гражданскую («жертва»), но при этом созданные для военных целей технологии неизбежно приходят потом в мирные области (баллистические ракеты – космонавтика, СОИ – мобильная телефонная связь, и т.д.).

21 В конце прошлого века из докембрийских отложений Франции, датируемых ныне 1 млрд. лет были описаны сферические остатки, отнесенные к радиоляриям. Хотя ошибочность этого отнесения показана уже давно, упоминания о «докембрийских радиоляриях» продолжают встречаться не только в научно-популярной литературе, но и в учебниках палеонтологии.

22 Симбиотические микроорганизмы составляют до 80% объема тела современных губок.

23 Закон Бернулли гласит, что чем выше скорость потока жидкости или газа, тем ниже создаваемое им поперечное давление.

24 Здесь следует заметить, что первые трилобиты (Olenelidae) были не детритофагами, а хищниками; они появились в раннем кембрии, жили вместе с археоциатами и исчезли одновременно с ними.

25 Описаны очень интересные нижнекемриские следовые дорожки: по поверхности осадка идет общий след многощетинкового червя и трилобита, а потом след червя обрывается – и дальше ползет один трилобит (успешно догнавший и съевший свою жертву).

26 Вторично размер аммонитов на короткое время возрос перед самым их вымиранием, в конце мела (раковина Pachydiscus имеет диаметр более 2 м).

27 В различных научно-популярных изданиях акул принято называть очень древней группой, чуть ли не «живыми ископаемыми». Это не совсем верно. Пластинчатожаберные хрящевые рыбы действительно известны начиная с карбона, однако те из них, кого называют «акулой» неспециалисты (крупный высокоскоростной хищник с телом гидродинамически совершенной формы – одним словом, персонаж фильма «Челюсти») вперыве появились в юре, а современные их семейства – лишь в мелу.

28 Сочетание «хищная акула» не есть «масло масляное»: самые крупные из современных акул – китовая и гигантская (15 и 12 м, соответственно) – питаются планктоном.

29 Скорпионы представляют собою специализированную группу уже знакомых нам (по главе 7) морских ракоскорпионов-эвриптерид, представители которой перешли от плавания к хождению по дну и, приобретя мелкие размеры, освоили сначала морскую литораль, а потом и сушу.