Энергетическая компания (Екатеринбург).

Эта статья опубликована сборнике научных трудов "Проблемы и перспективы современной науки" с материалами Четвертой Международной Телеконференции "Фундаментальные науки и практика" - Том 3 - №1. - Томск - 2011.

 

Общеизвестно значение воды для жизни. Но может ли жизнь иметь  влияние на воду?
Целью настоящей работы является выдвижение и обоснование гипотезы о том, что жизнь на нашей планете не просто использует воду, как самое необходи-мое для своего  существования вещество, подаренное ей неживой природой, но что сама жизнь произвела значительную часть свободной воды и продолжает это про-изводство в планетарных и, возможно, все более возрастающих масштабах.
Гипотезы о появлении гидросферы на нашей планете распадаются на две группы. Часть гипотез считает источником воды недра нашей планеты, другая часть считает источником космос, причем все гипотезы предусматривают генера-цию воды на поверхности нашей планеты только как неорганический процесс, ни-как не связанный с жизнью. По времени появления главной массы воды, собствен-но Мирового океана, так же нет единого мнения. Часть исследователей считает, что океаны почти столь же древни, как и сама Земля, но исследования дна океанов об-наружили необыкновенную их молодость  и теперь необходимо найти объяснение, откуда взялась основная масса воды в столь недавнем (по масштабам жизни Земли) времени. Найти такое объяснение совсем непросто. Обе группы гипотез оказыва-ются бессильными перед этой проблемой. Поиски ответа на этот вопрос приводят к мысли о том, что необходима еще одна гипотеза, не принадлежащая ни к одной из указанных групп гипотез, и которая предполагает, что производителем такой массы воды может являться жизнь, а земные недра тут участвуют лишь косвенно.
Следует, видимо,  считать истинным мнение о том, что главной геологической силой на земле является биосфера. Есть даже оценки, что биосфера за время своего существования произвела вещества во много раз больше, чем масса всей планеты. И здесь является несколько непонятной мысль, что вода – вся вода – имеет только абиогенное происхождение. По нашему мнению жизнь изобрела очень эффектив-ные и мощные средства изготовления воды, просто мы по какой-то причине не хо-тим замечать этот феномен.
Итак, кто и что в биосфере может производить воду? Наиболее подходящими для этой задачи являются водородные бактерии, которые получают энергию для своей жизнедеятельности путем соединения водорода с кислородом по формуле: 2Н2 + О2= 2 Н2О. Для простоты мы будем учитывать в дальнейшем  только эти бактерии, хотя в биосфере вода производится и по многим другим реакциям мно-гими другими организмами. Если предположить, что количество водородных бак-терий в биосфере достаточно велико и они получают абиогенный водород, то будет вполне оправдано предположение, что водородные бактерии и произвели значи-тельную часть Мирового океана.
Посмотрим, что дает нам микробиология.
В работах 1,2 приводятся лабораторные данные об объеме водорода, погло-щаемого одной бактериальной клеткой в один час. Мы усреднили данные 10 опы-тов Беляевой М.И. для разных типов водородных бактерий и разных условий и по-лучили, величину  63,41∙ 10-6  .мм 3 . Далее в том же источнике приведены данные опытов, в которых бактерии находились не в оптимальных условиях, а в условиях минимального содержания водорода в газовой смеси. В этом случае средняя вели-чина поглощаемого водорода составит 24,93∙10-9 мм3 т.е. на три порядка меньше. Как обстоит дело в природе, неизвестно, но можно предположить, что объем по-глощения водорода бактериями находится в  этом диапазоне.
Теперь для упрощения дальнейшей арифметики найдем кол-во бактерий, не-обходимых для поглощения одного моля водорода в 1 час для двух вариантов:
    1.      22,4∙106 мм3  ÷ 63,41∙ 10-6  .мм 3   = 0,35∙10 12  .
    2.      22,4∙106 мм3  ÷24,93∙10-9 мм3 =  0,9∙1015   
Далее, если у нас есть оценки объема мирового океана, его возрастa по совре-менным представлениям и  количества водородных бактерий в биосфере, мы полу-чим интересующие нас итоги. Объем мирового океана оценивается в 1,4∙1018 м3 , 1 моль воды составляет 18,015 гр. и в молях воды  масса океана составит 77,7∙1021молей. Возраст океанической коры не превышает 150 млн. лет или 1,314∙1012 часов или молей воды для принятого количества бактерий. Итак, для производства воды в объеме Мирового океана нам надо увеличить  количество бактерий  в 59,1∙109       раз. По первому варианту нам потребуется работа 20,7∙1021   , по второму - 53,2∙1024    бактерий.
Однако найдется ли такое количество водородных бактерий в биосфере? В ли-тературе 3 приводится цифра ежегодной продукции биомассы водородных бакте-рий в 40-50∙106   тонн или, принимая обьем бактерии в 1 куб. микрон, 4-5∙1025 бак-терий при их удельном весе, равном весу воды и предполагается, что реально эта цифра гораздо больше. Как видим, бактерий даже больше, чем нужно по лабора-торным данным! Данных о количестве водородных бактерий в биосфере в литера-туре  не имеется, исследователи указывают только на широчайшее распростране-ние этих бактерий в биосфере. Их наверняка намного больше, чем указанная био-масса. Если выполнить оценки более детально, то только водородные бактерии уже смогут претендовать на авторство  большей части  Мирового океана. В любом слу-чае, не составит особых трудностей выполнить целенаправленные исследования и оценить биомассу всех бактерий, производящих воду, а не только водородных, ко-торые присутствуют в  биосфере в настоящее время и определить вклад Жизни в объем Мирового океана.
.Полезно при этом учесть, что по данным микробиологов бактерия тратит на свою биомассу лишь одну молекулу водорода из пяти, так что 80 проц. ее продук-ции – это вода, выделенная в окружающую среду.
Здесь может иметь место сомнение в источнике водорода. Действительно, ес-ли бактерии будут получать биогенный водород, то они могут обеспечить в луч-шем случае лишь круговорот одного и  того же количества воды. Для  производст-ва дополнительной воды нужен абиогенный источник водорода. Атмосфера содер-жит немного водорода, существенно меньше, чем углекислого газа, к примеру. Но это объясняется микробиологами, в частности Беляевой М.И. тем, что масса водо-родных бактерий создает фильтр, который и не пускает водород из недр Земли в атмосферу.
А может быть, недра Земли совсем не выделяют абиогенный водород?  Одна-ко дегазация земных недр признается широким кругом геологов и в предположе-нии, что земные недра поставляют для водородных бактерий абиогенный водород, не содержится ничего фантастического.  Но для воды  нужен еще и кислород. В ра-боте 1 говорится следующее: «Таким образом, на основании литературных данных и проведенных нами исследований видно, что реакции окисления водорода в при-роде могут быть весьма разнообразными, в которых молекулярный водород может окисляться не только молекулярным кислородом, но также кислородом, находя-щимся в окиси углерода, двуокиси углерода, бикарбонате, нитратах, нитритах, се-рой, кислородом сульфатов, сульфитов, тиосульфата и ряда других соединений.»
Если учесть далее, что вообще земная кора состоит почти наполовину из ки-слорода, то как-то не верится, что живое не научилось извлекать этот кислород. Таким образом, водородные бактерии, и не только они, а масса других бактерий, способных производить воду при своей жизнедеятельности и обеспечили нас столь мощным современным Мировым океаном, который превращается уже в серьезную угрозу.
Итак, каковы возможные выводы из изложенной гипотезы?  Любое теоретиче-ское построение, обращенное в прошлое, имеет в основном лишь академический интерес. Другое дело – правильное прогнозирование будущего.
Известна озабоченность ученых относительно неуклонного поднятия уровня мирового океана.  Этот феномен однозначно связывается пока что лишь с идеей потепления климата вследствие увеличения парникового эффекта атмосферы в свя-зи с промышленной деятельностью человека. Отсюда появился Киотский прото-кол, призванный ограничить поступление углекислого газа в атмосферу от про-мышленной деятельности человека. Подобные намерения можно только приветст-вовать. Однако если изложенная гипотеза справедлива, то даже прекращение вся-кой деятельности человека, а не просто сокращение выбросов углекислого газа в атмосферу, не спасет низменные части суши от затопления уже совсем в недалеком будущем. Биологи – эволюционисты прогнозируют, что в будущем будут бегать крысольвы, крысозайцы и прочие произведения эволюции. Однако для них не бу-дет суши, вот в чем проблема. И никаким млекопитающим негде будет бегать, они смогут разве что плавать по поверхности планеты с названием  Океан…
Медики говорят, что своевременное обнаружение болезни многократно уве-личивает шансы на излечение. Человечество вполне обоснованно пытается предви-деть возможные угрозы планетарного характера, такие, как изменения климата или столкновение планеты Земля с космическим телом. Но если данная гипотеза, ока-жись она справедливой, будет проигнорирована, то человечество рискует оказаться без земной тверди, пригодной для проживания, причем не в таком уж отдаленном будущем.  Философская точка зрения  о том, что все сущее несет в себе средства самоуничтожения, может претендовать на абсолютную истину.  Овладение жизнью способности к производству воды на определенном этапе ее развития многократно увеличило мощь биосферы. Но, с другой стороны, сама жизнь готовит удар против себя, ибо затопление, к примеру, крупнейших лесных массивов планеты, а именно они будут уничтожены в первую очередь, нарушит хрупкое экологическое равно-весие с катастрофическими последствиями для жизни на нашей планете, а не толь-ко для человечества.
Если автора спросят, видит ли он разумные действия человека перед угрозой перепроизводства воды, то он ответит отрицательно.
Внушает оптимизм только то обстоятельство, что человек изобретателен и ес-ли он осознает какую либо угрозу, он найдет способ отвести или максимально ос-лабить эту угрозу. Но для этого он должен именно осознать эту угрозу. А после этого возможно будет осуществить комплекс необходимых мер. До сих пор микро-биологи исследовали водородные бактерии в основном с целью их практического использования для выработки биомассы, не обращая внимания на производство воды. Микробиологам известно, что вода вырабатывается не только водородными бактериями. В литературе есть сведения, что в небольших количествах даже расте-ния могут вырабатывать воду. Для получения авторитетных результатов без специ-альных исследований  не обойтись. По вопросу о том, где живое производит ос-новную массу воды, в почвах или в глубинах земных недр, автор не нашел литера-турных данных. Может оказаться, что недра Земли действительно извергают воду, вот только образуется она там благодаря деятельности живого. Давно известно также, что уничтожение лесов уничтожает  и реки. Сейчас это объясняется тем, что  вода не задерживается весной без лесной подстилки. Но в действительности из лесной зоны реки выносят в океаны воды больше, чем получает эта зона влаги в виде осадков. И уравнивание  стока рек с количеством осадков географы делают только потому, что считают воду веществом исключительно абиогенного происхо-ждения, количество которой неизменно и которая только и совершает свои круго-вороты…
В пользу выдвигаемой здесь гипотезы можно привести и данные по планетам земной группы. Венера и Марс не так уж отличаются от Земли по массе и положе-нию относительно Солнца. Но они кардинально отличаются от Земли по двум па-раметрам: по Жизни и по Воде. Уже это наталкивает на мысль: Жизнь есть на Зем-ле потому, что на ней есть Вода, а Вода есть на Земле, потому что на ней есть Жизнь.
Чем пристальнее мы будем рассматривать эту гипотезу со всех точек зрения, тем привлекательнее и достовернее она будет представляться.  Внимательный чи-татель найдет, с его точки зрения, слабое место в представленной гипотезе и по-просит автора ответить на вопрос: почему биосфера стала столь энергично произ-водить воду  лишь 150 млн. лет назад, если прокариоты, по всеобщему мнению, суть древнейшие организмы?
На этот вопрос можно ответить так: а кто доказал, что водородные бактерии возникли раньше, чем 150 млн. лет назад? Ведь и эукариоты уже очень давно на Земле, а млекопитающие, к примеру, возникли тоже совсем недавно.
Впрочем, автор имеет на это и серьезный ответ, но он не входит в объем на-стоящей работы.
Не следует думать, будто данная гипотеза отвергает абиогенные источники воды, подобные названным в известных гипотезах. Просто автор надеется, что данная гипотеза позволяет сделать  дополнительный шаг к истине.
И последнее. Почему эта гипотеза не была выдвинута более чем полвека на-зад, когда были обнаружены и исследованы водородные бактерии? Причина в том, что микробиологи рассматривают мир в микроскоп и потому не могут увидеть океанов. А авторы гипотез о возникновении океанов смотрят на Землю с космиче-ских высот, откуда нельзя разглядеть  микроскопических бактерий.

Литература:
1.    Распространение водородных бактерий в природе. Беляева М.И. Ученые записки Казанского госуниверситета, юбилейный сборник, том 114, кн.8 1954 год      
2.    О хемосинтезе у водородных бактерий. М.И Беляева. Микробиология, том 27 вып. 5 1958 год.
3.    Водородные бактерии и карбоксидобактерии. Заварзин Г.А. Наука 1978 год.