Глава 6. Влияние гравитации на земные живые организмы

Полагают, что силы гравитации принимают активное участие в эволюции, влияют на развитие растений и животных, включая отдельные клетки. По-видимому, существенно было влияние гравитации при выходе организмов на сушу, так как это привело к их большой перестройке – уменьшению размеров тела, усовершенствованию энергетической базы и т. д.

Ученые считают, что этапы вращения вокруг центра галактики можно сопоставить с различными этапами развития органического мира и изменением гравитационного поля, особенно с различными критическими периодами. Так, гибель гигантских рептилий может связываться в числе других гипотез с резким изменением величины гравитационного поля. Однако при этом не исключают возможность существования и других причин – изменение магнитного поля, влияние слоя озона и т. д. Какой фактор преобладает, пока недостаточно ясно. Тем не менее, все ученые признают тот факт, что гибель группы животных происходит в результате изменения характеристик среды их обитания.

На Земле нет растений и животных, нейтральных по отношению к действию силы тяжести. Известно, что организмы имеют специальные органы ориентации. У одноклеточных эту функцию берут на себя отдельные органеллы внутри клетки – митохондрии, аминопласты, пищевые вакуоли и др.

Еще 100 лет тому назад Ч. Дарвин так описывал свои наблюдения: «Если поместить побег какого-нибудь обыкновенного растения в темноте, установив его в наклонном положении в стакане с водой, то верхушка через несколько часов загнется кверху, а если затем перевернуть побег (верхней стороной вниз), то наклоненный книзу побег перегнется в обратную сторону… Направляющим стимулом в этом случае, без сомнения, служат действующие силы тяжести».

Сегодня хорошо известно о геотропизме – свойстве растений принимать определенное положение под влиянием земного притяжения. Это свойство жизнедеятельности растений и направляет стебли всегда вверх, а корни – вниз.

Многочисленные опыты, проделанные Ч. Дарвином, обнаружили обстоятельство, настолько поразившее ученого, что он признал кончик корешка «самым удивительным образованием у растений». Оказалось, что гравитационное воздействие воспринимает только самая крайняя часть корня длиной всего в несколько десятых долей миллиметра. Но изгибается при этом не сам кончик, а соседний участок, значительно от него отстоящий. В связи с этим ученый сделал вывод о том, что кончик корня передает «некоторое влияние или стимул», который и заставляет корень изгибаться.

Оставляя корень в несвойственном ему горизонтальном положении час – полтора, т. е. на время, достаточное, для того чтобы кончик успел передать свои необычные «ощущения», исследователь затем отрезал чувствительную верхушку. Потом растение переводил в нормальное, вертикальное положение, и тем не менее, его корешок уже без видимых причин, как бы «по памяти» изгибался под прямым углом. Дарвин приводит такую обратную аналогию: «Чтобы найти что-нибудь в этом роде в царстве животных, мы должны были бы предположить, что животное, лежа на земле, решило подняться в определенном направлении, и что после того, как голова его была отрезана, некоторый импульс продолжал очень медленно распространяться по нервам к соответствующим мускулам, так что через несколько минут обезглавленное животное поднялось в первоначальном направлении».

Конечно, это сравнение растения с животным не более чем нарочито яркая иллюстрация, но мысль о действительном сходстве движения растительных и животных организмов волновала ученого. «Нельзя не изумляться, – пишет он, – сходству между описанными выше движениями растений и многими действиями, производимыми бессознательно низшими животными».

Англичанин Т.Э. Найт сделал огород, используя обод колеса действующей ветряной мельницы, где размещались подопытные растения. Он убедился, что семена фасоли дали ростки по направлению к ступице колеса, а корни – наружу. ВРАЩЕНИЕ КОЛЕСА ДЕЙСТВОВАЛО на РАСТЕНИЯ также, КАК СИЛА ТЯЖЕСТИ. Опыт был поставлен для проверки гипотез, высказанных философами. Французские материалисты XVIII века придавали большое значение силе тяжести и считали ее единственной причиной, которая вынуждает корень направлять свой рост к центру планеты, а стебель – наружу.

Так был фактически изобретен КЛИНОСТАТ, который и сейчас используется в лабораториях для изучения влияния силы тяжести на растения. При работе на клиностате растения размещаются в пробирках по краям медленно вращающегося диска, а пробирки, в свою очередь, тоже вращаются. Вращение колеса создает центробежную силу, моделирующую силу тяжести. Вращение пробирок исключает действие на растение силы тяжести. Растения, находящиеся во вращающихся пробирках, как бы теряют способность ориентироваться, запутываются в ориентировке по отношению к «верху» и «низу».

В начале 20 столетия были обнаружены особые клетки в чехликах корешков и верхушках самых первых листков, устройство которых было похоже на органы равновесия беспозвоночных животных, так называемые статосциты. В основе чувства клеток, реагирующих на силу тяжести, лежит подвижное крахмальное зерно: перемещаясь под действием силы тяжести, оно оказывает давление на протоплазму, что ощущается клеткой. Дальше действие силы тяжести ведет к изгибу стебля. Примерно 30 лет назад ученые выяснили, в чем дело: оказывается, верхушки ростков вырабатывают особое вещество ауксин, являющийся регулятором роста. С его помощью объясняется искривление стебля – неравномерное распределение ауксина ведет к изменению скорости роста тех или иных частей растения. Дарвин был прав в своих тонких наблюдениях за природой.

Изменяя скорость вращения колеса клиностата, можно ослаблять или, наоборот, усиливать действие силы тяжести. При этом выяснилась очень большая чувствительность растений к полю силы тяжести – даже когда центробежная сила становилась в 10 тысяч раз меньше поля силы тяжести Земли, растения ее чувствовали. Растения в какой-то степени страхуются и на случай резких изменений силы тяжести, которые могут встретиться в их жизни. Ослабление влияния силы тяжести, моделируемой при вращении колеса и пробирок, показало, что у растений в пробирках после всходов замедляется рост стеблей листьев, а потом некоторые из них пожелтели и завяли. Плоды образовались лишь на половине растений. Выжили те растения, которые своими чувствительными датчиками ощутили небольшое действие силы тяжести. Растения, которые не смогли этого сделать и приняли вращение за полную невесомость, погибли. Эта работа выполнена группой литовских ботаников под руководством А.И. Меркиса.

Одним из первых ученых, обративших внимание на роль сил гравитации, особенно космических сил, как фактора, оказавшего влияние на живые организмы, был великий русский ученый К.Э. Циолковский. Он писал, что «даже маленькая сила тяжести может быть полезной для растений». И его предвидение оказалось справедливым. Полеты в космос показали, что влияние гравитации на рост растений очень значительно, практически в целом подтвердились лабораторные опыты на клиностате, где растения совершали сложные движения.

По словам Э. Синиоста, сила тяжести служит как бы остовом, в отношении к которому регулируется весь характер роста растений. Высказываются соображения о том, что именно из-за силы тяжести мы видим леса и поля такими, какие они есть. Отметим, однако, что другие ученые говорят о преобладающем действии электромагнитного поля. Скорее всего, все поля своими совместными действиями определяют облик окружающего нас мира.

В то же время известны исследования о влиянии сил гравитации на организм позвоночных животных. В связи с этим Г.С. Франтов (1994 г.) в своей работе писал: «П.К. Коржуев выявил ряд конкретных путей воздействия гравитации на их организмы. В основу исследования был положен факт о крови, о ее составных частях – эритроцитах и гемоглобине – и органах, их производящих. Ученые долго думали о таком факте: почему водные позвоночные – рыбы имеют небольшое количество крови, небольшое количество гемоглобина, тогда как позвоночные животные, живущие в условиях суши, обладают существенно большим количеством крови и гемоглобина. Возник еще вопрос, почему выход на сушу позвоночных животных привел к увеличению крови по сравнению с тоже позвоночными, но рыбами?

Вот тут и появилась гипотеза о возникновении кроветворной функции скелета и о гравитации как о кроветворной функции скелета. С физической точки зрения, количество гемоглобина в организме характеризует энергетический баланс организма.

Наблюдаемые параметры крови, гемоглобина и веса скелета показывают, что рыбы обладают существенно меньшим количеством крови и гемоглобина, птицы и сухопутные млекопитающие имеют в 5–6 раз большее количество крови и гемоглобина. Наблюдаемое соотношение в обеспечении гемоглобином рыб и наземных животных свидетельствует о том, что энергетическая потребность рыб в 5–6 раз меньше по сравнению с более молодыми представителями – птицами и млекопитающими. Объяснение этому факту П.К. Коржуев находит в том, что в воде и на суше имеет место различное действие гравитационных сил.

Мы знаем, что при купании в соответствии с законом Архимеда в воде значительно легче передвигаться, чем на суше; в водной среде организмы из-за высокой плотности воды как бы взвешены, поэтому им не приходится затрачивать энергию на поддержание собственного тела, в отличие от наземных собратьев. Различие в поведении животного в воде и на суше послужило отправной точкой в исследованиях о выявлении конкретных путей воздействия сил гравитации.

Рыбы, как водные животные менее обеспечены гемоглобином, чем наземные животные. Очагами синтеза гемоглобина у рыб является селезенка и почки, тогда как у позвоночных – скелет, а именно его костномозговая часть. Сразу же возникает вопрос, почему произошла замена органов синтеза гемоглобина и его носителей – эритроцитов? Почему природа отказалась от более простого способа усиления деятельности той же селезенки или почки при переходе позвоночных животных на сушу?

Мы уже сталкивались с изменениями функций живой ткани, она всегда находит нагрузку для работы, соответствующую имеющимся возможностям.

Однако увеличение объема почек и селезенки, связанное с усилением их работы, могло неблагоприятно сказаться на нормальной работе других органов, а с другой стороны, увеличенные почки и селезенка при работе на суше не смогли бы нормально работать из-за необходимости преодолевать гравитационное тяготение при движении организма. В наземных условиях нормально и усиленно функционировать могут органы синтеза гемоглобина, охраняемые самим скелетом, поскольку он выносит основную нагрузку от действия сил тяжести в наземных условиях. Более того, действие органов синтеза гемоглобина – костного мозга – регулируется по мере изменения нагрузок на разные части скелета.

…Итак, при освоении суши скелет взял новую функцию – он стал новым очагом кроветворения. О мощности кроветворной функции скелета высших представителей позвоночных животных – птиц и млекопитающих – можно судить из следующих цифр: на долю кроветворной части скелета приходится 45  % веса скелета и до 7 % веса тела, а на долю собственно костной части приходится в этом случае лишь 55  % всего скелета. Наибольшее количество костномозгового вещества по отношению к весу скелета свойственно наиболее активным и подвижным представителям среди млекопитающих, наименьшее количество – самым пассивным по подвижности.

На этом основании П.А. Коржуевым был выдвинут тезис, по которому все способы передвижения животных, в первую очередь наземных позвоночных, представляют собой не что иное, как способы преодоления сил гравитации, требующие в каждом отдельном случае особых затрат энергии. Силы гравитации представляют при этом как один из самых мощных факторов, определяющих эволюцию наземных позвоночных животных.

Сегодня мы сталкиваемся с тем, что невесомость резко действует на космонавтов, на растения, с которыми делаются опыты, и на кристаллы. Но и здесь мы сталкиваемся с несколько изолированным подходом: а электромагнитное поле? Ведь оно тоже действует на воде и на суше, и в космосе, и во всех случаях несколько по-разному, но в конечном случае мы имеем дело все же с общим итогом.

Интересно, что, используя анализ внешних воздействий, К.Э. Циолковский разбирает возможное действие поля. Он пишет очень интересно: «Животное – есть сложное сочетание из твердых, полутвердых, жидких и газообразных тел.

Конечный органический продукт, поэтому будет зависеть от тяжести и даст при малой тяжести огромные тела.

Чем плотнее атмосфера, тем размеры летающих животных будут больше»».

В то же время необходимо помнить, что, кроме пятен и вспышек на Солнце, большое значение для жизнедеятельности живых организмов имеют воздействия сил гравитации Солнца, Земли и Луны. Так, показано (В.И. Хаснулин, 1989 г.), что из имевших место двадцати землетрясений в текущем столетии, лишь три совпадают с возмущениями на Солнце (1968, 1970, 1989), а остальные нет. Предполагается, что в жизнедеятельности организмов, крупнейших, глобальных переменах на Земле большую роль играют силы гравитации Солнца, Луны и других планет. Считают, что именно в периоды возмущения гравитационных сил, связанных с неравномерным ритмом притяжения Земли Солнцем, Луной и планетами, и возникают изменения в погоде, геомагнитном поле, а также здоровье людей; в дни гравитационных возмущений увеличивается количество людей со стенокардией, гипертоническими кризами, ухудшается психофизиологическое состояние человека, меняются показатели метаболизма. Учеными показано, что гравитационные возмущения несут увеличение атерогенных липидов в крови, приводят к функциональному иммунодефициту. По мнению В.И. Хаснулина (из СССР), Земля движется неравномерно, в виде «скачков» по орбите вокруг Солнца и именно в периоды торможения, резких толчков и возникают критические ситуации для организмов.