Страница 1 из 74
Игорь Иванович Акимушкин
Занимательная биология
От автора
В этой книге не рассказано обо всем даже понемногу. Ведь нельзя объять необъятное. Поэтому я старался не писать о том, что так или иначе всем известно, что можно узнать из учебников и справочников. Я избегал анатомии, биохимии, даже физиологии — всего слишком специального и того, что уже не ново (если без этого можно было обойтись).
Зато о генетике, о которой у нас долго не писали, я рассказал подробно, рискуя наскучить однообразным повторением генетических терминов, без знания которых, впрочем, теперь невозможна никакая культурная деятельность человека.
Предпочтение было отдано тем исследованиям последних десятилетий, которые меня поразили, чего я сам не знал до недавнего времени и что интересно.
В работе над книгой мне помогали друзья, которым я хочу сказать здесь большое спасибо!
Жене моей Алине — за умные идеи, которые она так щедро дарила и за главу «Вечная слава воде!».
Моей сестре (и кандидату медицинских наук) Л. И. Приваловой — об аллергии и конец главы о крови написала она.
Н. М. Пожарицкой — за веселый рассказ о том, «Чем люди думают» и «Как это случилось?».
Н. В. Лысогорову (кандидату наук и писателю) — за оптимизм, с которым он уверяет, что «Никто еще не умер от старости».
Поверим ему без спора. Ведь истинная мудрость, говорит философ, состоит в том, чтобы рассуждать о жизни, а не о смерти. Поэтому переверните страницу — в каждой главе вас ждут рассуждения о жизни.
Глава I
Великий пролог
«Откуда есть пошла Земля»
Десять миллиардов лет назад нам дали основательного пинка, и с тех пор мы летим, «в звезды врезываясь». Летим со скоростью сверхкосмической.
Астрофизики обнаружили, что в спектрах видимых галактик линии поглощения смещены в их красные концы. Это значит, что галактики разлетаются во все стороны. И чем дальше они от нас, тем быстрее летят и тем больше в красный край спектра сдвинуты линии поглощения их газов. Самые далекие мчатся почти так же быстро, как фотоны! [1] А ведь быстрее фотонов (а проще говоря, света) нет ничего во вселенной.
Это значит также, что когда-то, по-видимому, все галактики толпились в одном центре, и плотность вещества здесь была сверхогромной. Потом взрыв, равного которому мир не знал с тех пор, разбросал материю во все концы. Случилось такое, как полагают, 10–13 миллиардов лет назад. Это, утверждают некоторые наши астрономы, «экспериментальный факт, который нельзя игнорировать». Другие же говорят, что никакого взрыва сверхплотного вещества не было: откуда и куда летят галактики, нам неведомо.
С одного или с разных стартов начала звездная материя свой вечный круговорот, не так уж и важно. Важно, что она существует.
В каком же виде существует?
Силовые поля, плазма, протоны, нейтроны, электроны, фотоны, атомы…
Среди атомов — две трети водородных, почти треть гелия и лишь сотая часть всех других элементов, известных на Земле. Значит, мир, в котором мы вращаемся, в основном водородно-гелиевый.
Мир занят синтезом: при жарище в сотни миллионов градусов и под давлением в миллиарды атмосфер в недрах звезд (а их миллионы миллиардов!) из ядер легких элементов «куются» ядра тяжелых.
Но на Солнце, которое так жарко светит в летний полдень, созидается лишь гелий: из водорода. Почему? Да потому, что температура там — увы! — слишком мала для синтеза тяжелых элементов. Так почему же они все-таки есть в атмосфере солнца и в недрах его спутников? Железо, свинец, уран? А потому, что когда-то очень давно вещество, из которого теперь сложена вся солнечная система, было «телом» гигантской звезды. В ее утробе тяжелые элементы и родились. Потом звезда взорвалась, и из осколков «слиплось» Солнце и планеты. Значит, все мы состоим из атомов, бывших уже в употреблении.
Итак, 5 миллиардов лет назад Солнце светило ярко и жарко. Но светило, можно сказать, попусту, никого не радовало: ведь Земли тогда еще не было. Не было и других планет. Только пыль космическая кружилась вокруг одинокого желтого карлика (так непочтительно называют астрономы наше Солнце).
Пыль была холодная: минус 200 градусов! Все плотнее сжималась она и плотнее. Медленно сгущалась. А затем расслоилась, и каждый слой слипся в твердый, бешено вертящийся шар. Родились планеты.
На третьем вертящемся шарике мы с вами и живем. Сначала он был очень холодный. Но радиоактивные вещества — уран да радий, — распадаясь, разогрели земные породы. Шар начал плавиться. А потом снова остыл, но только с поверхности.
Когда шар плавился, более легкие минералы всплывали на поверхность, тяжелые погружались в глубины. Поэтому, когда новоиспеченная Земля покрылась корочкой, оказалось, что затвердевшие на ее поверхности горные породы сложены из двух слоев — легкого верхнего и тяжелого нижнего [2] . Их называют «сиалем» и «симой». Слова эти ввел в науку известный австрийский геолог Эдуард Зюсс. Первый слог обоих терминов «си» образован от принятого в химии обозначения кремния — «Si». Последние слоги «аль» и «ма» — от «Al» и «Ma», начальных букв в названии алюминия и магния.
Легкие породы земной коры сложены, оказывается, преимущественно из кремния и алюминия. (Легкие они весьма относительно, так как удельный вес сиаля равен приблизительно 2,67, а симы — 3,27.) Нижний тяжелый слой — сима — из кремния и магния.
Сиаль называют также гранитной оболочкой, потому что его образуют в основном граниты и гранодиориты. Толщина сиаля — 10–30 километров, но местами тоньше: например, на северо-западе Германии — 3–5 километров.
Верхний слой симы (до глубины примерно в 30–60 километров) составляет базальт. Здесь встречаются уже расплавленные породы, которые называют магмой. Под базальтом залегает еще более плотный перидотит (удельный вес его 3,6–4) [3] — это царство магмы: температура здесь уже так высока [4] , что все минералы и породы расплавлены. Но они не жидкие! Колоссальные давления, которые здесь господствуют, пишет советский геолог С. Кузнецов, «удерживают вещества магмы в пластическом, а местами твердом состоянии». Магма в переводе с греческого означает «густая мазь, тесто».
Это природный силикатный, то есть каменный, раствор. Он нагрет выше точки плавления, и, если давление в земных недрах по какой-либо причине ослабевает, магма сейчас же переходит в жидкое состояние, ее объем увеличивается и она с чудовищной силой прорывается в верхние слои земной коры, а иногда и на ее поверхность. Так происходят извержения вулканов. Излившуюся магму называют лавой.
Рождение люльки
Вернемся к сиалю. Казалось бы, толщина его всюду на поверхности Земли должна быть одинаковой. На самом деле это не так. Сиаль наиболее толст там, где континенты. Чем ближе к их краям, тем тоньше, а на дне океанов почти совсем его нет. Ложе Тихого океана (а как показали работы советских ученых, возможно, также и Северного Ледовитого) выстлано фактически только симой. Поэтому говорят иногда, что континенты — это гигантские блоки легких пород, всплывшие на поверхность более тяжелой, но менее твердой массы минералов. Сима, как я уже говорил, очень пластична.
1
Звезда 3С-9, открытая в 1965 году американским астрономом М. Шмидтом, находится от Земли за 9 миллиардов световых лет и летит со скоростью, равной 4/5 скорости света. А одна из «голубых звездообразных галактик» удаляется от нас, по-видимому, лишь на 1/8 медленнее скорости света.
2
Земная кора, толщина которой около 100 километров, по отношению к величине всего земного шара настолько тонка, что ее можно сравнить с покрывающей яблоко кожурой.
3
Некоторые геологи базальтовые слои вместе с гранитными относят тоже к сиалю, а симой считают перидотитовую оболочку. Согласно этой системе земную кору составляют сиаль и лишь самые верхние слои симы или даже один сиаль (граниты и базальты), а сима (перидотиты, грикваиты и пр.) образует уже мантию Земли, которая окутывает тяжелое ядро и примыкающие к нему рудные сферы.
4
С погружением в глубины литосферы в среднем на 30–32 метра температура повышается на один градус, хотя местами, например, в Южной Африке, «потепление» земных недр происходит втрое медленнее, а у нас на Северном Кавказе (Грозненский район) — втрое быстрее.