Кислород для жизни

Как, собственно, попали кислород и двуокись углерода в нашу атмосферу?

В древнейшие времена молодая Земля была окружена атмосферой, состоявшей из водяного пара, метана, аммиака и двуокиси углерода. Такая праатмосфера была бы ядовита для человека и подавляющего большинства других современных живых существ: все живое, кроме некоторых микроорганизмов, задохнулось бы в ней в одно мгновение. Ведь в атмосфере полностью отсутствовал необходимый для жизни кислород. С другой стороны, только в бескислородной атмосфере могли возникать те сложные и чувствительные к окислению органические молекулы, из которых сложились первые, весьма примитивные живые структуры. Ведь свободный кислород настолько химически активен, что быстро разрушает, окисляет многие органические соединения.

Парадоксально, но факт: прежде чем в результате эволюции на Земле смогли появиться современные живые существа, нуждающиеся для получения энергии в кислороде, - все, кроме немногих паразитов и бактерий, - атмосфера долгое время должна была оставаться бескислородной. Существование свободного кислорода в атмосфере - необычный факт: в Солнечной системе нет другой планеты, которая имела бы в составе атмосферы кислород. Это необычное явление связано с тем, что на Земле есть жизнь, точнее, растения, производящие кислород. Он стал накапливаться в атмосфере лишь с тех пор, как появились зеленые растения, в процессе фотосинтеза высвобождающие кислород.

В 1975 г. три химика из Института Макса Планка в Майнце создали новую количественную модель образования кислородной атмосферы и общего биохимического баланса Земли. При этом они пришли к выводу, что фотосинтез, хотя и в небольших масштабах, начался уже 3,7 млрд лет назад. Этот вывод совпадает с известным палеонтологам фактом: древнейшим окаменелым скоплениям синезеленых водорослей, найденным в Зимбабве, не менее трех миллиардов лет. Это пока древнейшие известные остатки органической жизни. Но заметные количества кислорода появились в атмосфере только два миллиарда лет назад.

Что такое фотосинтез? Это способность зеленых растений, используя солнечный свет, производить из простых неорганических исходных веществ - воды, двуокиси углерода, минеральных солей - сложные органические вещества: белки, жиры, сахара. Поэтому фотосинтез называют еще процессом ассимиляции двуокиси углерода. Жизнь на Земле неразрывно связана с кислородом. Там, где кислорода меньше, жизнь затруднена. Неудивительно, что, как показали исследования американских медиков, прогнозируемая продолжительность жизни только что появившихся на свет людей могла бы быть на три - пять лет больше, если бы удалось вдвое снизить загрязненность воздуха в крупных городах. При этом снизилось бы количество людей, страдающих заболеваниями сердца и сосудов на 10-15%, легких - на 25% и значительно уменьшилось бы число смертей от рака легких.

За один день человек, живущий в центре крупного города, вдыхает с воздухом столько ядовитых веществ, сколько их содержится в двух пачках сигарет. В городском воздухе нередко содержится бесцветный газ - двуокись серы, возникающий при сжигании почти всех видов топлива и парализующий защитные механизмы легких, в норме обеспечивающие оборону дыхательных путей от пыли и микроорганизмов.

В США борьба за чистоту окружающей среды, и в том числе воздуха, играет большую роль во внутренней политике. Перефразируя слова президента Кеннеди, произнесенные им, когда он объявлял о программе пилотируемых полетов на Луну, американские ученые говорят, что их цель - еще в этом десятилетии добиться, чтобы человек оказался на Земле более чистой, чем было до сих пор.

Важнейшая цель охраны чистоты атмосферы - обеспечить такое качество воздуха, чтобы человек мог им дышать без опасений за свое здоровье и самочувствие. Особенно опасно долгосрочное воздействие вредных веществ. Кроме того, надо учесть, что загрязнение воздуха влияет на все элементы биосферы, а они в свою очередь оказывают влияние на воздух. Так, массированное уничтожение лесов сказывается на качестве воздуха, которым мы дышим.