ГЛАВА 3
ЭВОЛЮЦИОННАЯ РОЛЬ ГРАВИТАЦИИ И ПРИЛИВНЫХ ЯВЛЕНИЙ
Гравитационное воздействие Луны и Солнца как таковое и вызываемые им приливо-отливные явления со всем их сложным комплексом геофизических процессов на Земле служат одним из основных эволюционных факторов. Их роль, подобно световому, радиационному и тепловому излучениям, трудно переоценить. Но поскольку этот фактор по своей физической природе отличается от других, его действие, естественно, весьма своеобразно.
3.1. ОСНОВНЫЕ КОСМИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ ЭВОЛЮЦИИ И ИХ ОСОБЕННОСТИ
Развитие биосферы происходило под постоянным формирующим действием факторов внешней среды. Из всей большой совокупности этих факторов (газовые, световые, температурные, радиационные, звуковые и другие) только гравитация и геомагнетизм являются, по нашему мнению, определяющими для становления жизни на Земле, поскольку они отличаются рядом важных свойств по сравнению с другими физическими факторами, действовавшими с самого начала образования Земли как планеты Солнечной системы. Прежде всего эти факторы по сравнению с любыми другими отличались н а и — меньшей изменчивостью своих свойств с момента образования планеты. Кроме того, им присуща четко выраженная периодичность проявления в природных условиях. Возможно, что именно эта особенность гравитации и геомагнетизма послужила основой для синхронизации биоритмики с этими важными геофизическими факторами [Дубров А. П., 1973а, 1974; Василик П. В., 1979, 1983; Василик П. В. и др., 1986; Simpson J. Е., 1966].
У других факторов внешней среды в широких пределах изменялись амплитуда, интенсивность, мощность потока, спектральный состав, сила воздействия даже в небольших по времени периодах эволюции, в то время как физические параметры
30
гравитации и геомагнетизма мало изменялись с начала эволюции живых существ на Земле. Инверсии геомагнитного поля, т. е. смена полярности магнитных потоков, были редким явлением в начальный период истории Земли, да и в более позднее время (кайнозой, мезозой), они разделялись миллионнолетними периодами с четкой геомагнитной периодичностью [Dub- rov A. P., 1978].
Другая важная особенность гравитации и геомагнетизма состоит в том, что оба фактора являются всепро пикающими физическими полями: ничто и никто на Земле или за ее пределами не может быть экранирован от их воздействия. Оба физических поля оказывали свое влияние на все организмы и проникали совершенно свободно без всяких энергетических и информационных потерь на любые расстояния в глубины океанов и морей, толщу земной коры и через огромные просторы Вселенной. Они были незримым и постоянно действующим каналом связи между Землей и Космосом. Эту особенность гравитации и геомагнетизма можно назвать свойством энерго-информационной оптимальности, поскольку они передают живым системам информацию о внешней среде и ее изменениях наиболее экономичным способом — без энергетических затрат, без каких-либо информационных потерь и шумов-и с наибольшей скоростью, которая возможна для геофизических факторов (не считая скорости света).
Таким образом, эти два фактора представляют собой идеальное коммуникативное средство, действующее между средой и живыми системами и, что особенно важно, они несут в себе полную пространственно-временную информацию о космических объектах, их активности, изменениях, происходящих с ними, процессах, протекающих в них. Одним словом, эти факторы важны для жизнедеятельности живых существ и их ориентации во времени и пространстве.
Имеется еще одно важное определяющее свойство гравитации и геомагнетизма как эволюционно значимых факторов среды. Оба фактора являются векторными величинами в отличие от таких факторов, как температура, освещенность и другие, представляющие собой скалярные величины. Именно векторный характер гравитации и геомагнетизма обусловил их эволюционное значение и приоритет как основных пространственно-временных характеристик среды, ее своеобразного "пространственно-временного каркаса", в котором возникают и развиваются сложные по своей полевой структуре биологические системы [Гурвич А. Г., 1944; Пушкин В. Н., 1980; Shel- drake R., 1981]. Можно предположить, что этот "каркас",
деляемый пространственным расположением звезд и планет, с его периодически повторяющимися параметрами был именно той необходимой абсолютно устойчивой системой, в рамках которой проходила вся эволюция Земли. Это дало основание считать, что началом эволюции было образование биогеосферы под действием космических тел [Вернадский В. И" 1975].
Особо следует отметить, что среди постоянно действующих факторов среды имеется еще один фактор, изначально остающийся эволюционно значимым. Это вращение Земли вокруг своей оси и ее движение по орбите вокруг Солнца. Возникающие при этом силы вращения Кориолиса являются важным фактором среды и еще одной составляющей "каркаса", потому что даже очень медленные вращения живых организмов на круговых платформах (один оборот в сутки или за час) приводят к значительным изменениям в организме [Brown F. A., Chow С. S., 1974, 1975], а биоритмика растений, находящихся на длинном маятнике, отличалась от ритмики объектов, устанавливаемых на столе [Дубров А. П" 19736]. Возможно поэтому особое значение для живых систем имеют вихревые токи и поля.
Поскольку живые системы чутко реагируют на указанные физические факторы, можно предположить, что в живых системах наряду с конкретными специальными рецепторами, различными в зависимости от степени сложности организации живой системы, есть и неспецифические механизмы рецепции этих физических факторов. Таковы 3 важнейших геофизических фактора, действующих на живые организмы на всех этапах их развития с момента образования зиготы, в течение эмбриональных стадий и во взрослом состоянии. Естественно, и другие факторы внешней среды оказывают свое действие на эволюцию, но живые системы смогли избежать их влияния, защититься от губительного действия сверхпороговых доз и интенсивностей световых, радиационных, температурных и газовых факторов среды.
3.2. ГРАВИТАЦИЯ КАК ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ ФАКТОР ЭВОЛЮЦИИ
Роль силы тяжести для живых организмов по-настоящему была оценена только после исторического, эпохального события-начала космической эры и первого полета человека в Космос. По достоинству были тогда оценены труды и высказывания основоположника современного естествознания В. И. Вернадского и отца космонавтики К. Э. Циолковского о важности гравитации для живых организмов на Земле [Вернадский В. И., 1975; Циолковский К. Э., 1985]. В последующие годы в изучение биологической роли гравитации большой вклад внесли многие ученые [см. Белкания Г. С., 1982]. Важное значение имеют исследования П. А. Коржуева (1971), выявившего специфическую роль силы тяжести для позвоночных животных.
Среди исследователей биологической роли гравитации П. А. Коржуев впервые обратил внимание на большое различие у представителей разных групп животных в обеспеченности организма гемоглобином. Он показал, что переход из воды на сушу вызывает резкое увеличение количества крови и гемоглобина (в расчете на массу тела животного) у высших представителей позвоночных по сравнению с таковыми у первичных позвоночных. Например, у хрящевых и костистых рыб имеется соответственно 1,1 и 1,8 г/кг гемоглобина, у птиц-10,2 г/кг и млекопитающих-12,1 г/кг. Ученый объяснил эти различия разным действием гравитации на организмы, находящиеся в водной и воздушной среде: в воде из-за действия выталкивающей силы затрачивается меньше энергии на поддержание и передвижение тела, чем у наземных животных. На основе этих данных был сделан вывод о том, что обеспеченность гемоглобином является косвенным показателем энергетического обмена организма.
Было выяснено также, что синтез гемоглобина у водных животных происходит в селезенке и почках, а у наземных животных — не только в костном мозге, как считалось ранее, а во всем скелете. Эта особенность синтеза гемоглобина у наземных животных обусловлена неодинаковой нагрузкой на различные части скелета в связи с преодолением сил гравитации при передвижении животных, поэтому скелет стал органом кроветворения. Таким образом, гемопоэтическая функция скелета оказала решающее влияние на всю эволюцию наземных позвоночных животных.
Из приведенных данных следует, что органы кроветворения эволюционно тесно связаны с гравитацией и ее изменением. Поэтому можно предполагать, что и в настоящее время эти органы находятся под контролем гравитации. Современные космические исследования выявили еще одну весьма важную особенность влияния гравитации на организм человека-тесную связь обмена кальция в костях и гравитации. В условиях невесомости резко возрастает выход кальция из тканей, особенно из костей [Смитт А. Г., 1975; Wunder С. С., Duling В., Bengele Н. 1968; Gordon S. A., Cohen M. J. 1971; Hideg J., Gazenko O., 1981]. Это обусловлено нарушением процессов связывания кальция, в земных условиях контролируемых
