Старение как побочный эффект эволюции

Не секрет, что за последние 500 млн лет на нашей планете неоднократно происходили природные катаклизмы планетарного масштаба, после которых экология нашей планеты всё более ухудшалась. «Следы глобальных катастроф сохранились в виде геологических и биологических свидетельств археологических фактов, указывающих на внезапные миграции и запустение привычных ареалов обитания» – утверждает заведующий лабораторией моделирования волн цунами Института вычислительной математики и математической геофизики СО РАН доктор физико-математических наук В.К. Гусяков (2012).

Ещё в первой половине ХIX века в палеонтологии царствовала предложенная французским натуралистом Жоржем Кювье «Теория катастроф», согласно которой под влиянием катастроф, приводящих к массовым вымираниям, происходили изменения животного мира. (Норманн Д., 2013). При этом восстановление происходило за счет видов, пришедших из небольших локаций. Сами виды при этом неизменны.

В 1796 году Кювье опубликовал детальное описание окаменелых останков мамонтов и американских мастодонтов. Останки он сравнил с костями и зубами слонов. При этом он обнаружил, что некоторые окаменелости были останками животных, уже исчезнувших с лица Земли, – они вымерли. «Все эти факты, согласующиеся между собой, которым не противоречат другие свидетельства, представляются доказательством существования мира, предшествовавшего нашему и уничтоженного катастрофой», – написал он.

К ХХ веку список находок увеличился на много порядков, и кардинально возросла точность методов определения возраста этих находок. По мере накопления сведений стало очевидно, что катастрофы Кювье действительно имели место и не были некорректным выводом из недостающих данных.

В 1920-х годах американский специалист по ископаемым позвоночным Уильям Дилер Мэтью сосредоточившись на переменах в окружающей среде был потрясен тем какие серьезные изменения произошли на Земле при переходе от мелового периода к палеогену: влажные болота (в которых, видимо, хорошо чувствовали себя динозавры) уступили место сухим пустынным местностям (которые больше устраивали млекопитающих). Эти изменения в окружающей среде отмечают границу между мезозойской и кайнозойской эрами, 65 млн лет назад.

В 1960-х годах американцы Роберт Слоан и Ли Ван Вален стали самыми ярыми защитниками модели «вымирания при изменении условий среды». Они настаивали, что млекопитающие постепенно заменяли динозавров по мере смены мела палеозоем, примерно на протяжении 7 млн лет, пока климат менялся в худшую (для динозавров) сторону.

Только за последние 7500 лет на нашей планете было 18 смен климата. При этом, гипотеза глобального потепления сейчас более популярна чем гипотеза цикличности потепления и похолодания («АиФ. Здоровье» № 4, 2012).

62% россиян считают глобальное потепление реальной угрозой («Аргументы и факты» № 3, 2010).

В начале нашего века появились исследования, доказывающие, что главный фактор, влияющий на озоновые дыры, – вовсе не техногенные газы, а температура. Появились хорошо обоснованные гипотезы, что разрушение стратосферного озона напрямую связано с погодными аномалиями, колебаниями солнечной активности, вулканизмом и масштабными лесными пожарами. Даже приблизительные оценки показывают, что участие антропогенных источников в разрушении озонового слоя далеко не столь значительно, как природные факторы, такие как извержение вулканов (Файг О., 2014).

Учёные Томас Грендель и Пауль Крутцен (лауреат Нобелевской премии 1995 г.) утверждают, что земная атмосфера никогда не оставалась постоянной: по мере формирования Земли и всё последующее время изменялись её состав, температура и другие параметры. За последние два столетия эти изменения происходят как никогда быстро. Свидетельством тому служат кислотные дожди, ускоренная коррозия металлов, смог в городах, уменьшение толщины озонового слоя в стратосфере, который защищает всё живое от жёсткого ультрафиолетового излучения. Есть опасения, что Земле грозит глобальное потепление вследствие накопления в атмосфере парниковых газов, поглощающих тепловое излучение Земли и посылающих его обратно. Во время извержения вулканов в тропосфере (атмосферном слое, лежащем ниже 10-15 км) и стратосфере (простирающейся на высоте от 10 до 50 км) скапливаются серо- и хлорсодержащие газы (Грендель Т. и др., 2013).

С конца XIX в. среднегодовая температура выросла на 0,70 С, но темпы нагрева увеличились именно в последние десятилетия. Причин тому несколько, одна из них – в атмосфере стало больше парниковых газов: метана, водяного пара, той же углекислоты. Словно плёнка в парнике, эти газы пропускают солнечный свет к поверхности Земли, но не выпускают с неё излишки тепла (Писаренко Д., 2010).

Парниковый эффект, являющийся одним из краеугольных камней климатических изменений, означает, что атмосфера планеты удерживает всё большее количество тепла. Моря нагреваются, воды в атмосферу испаряется больше, эффект парника усиливается. Всё это вкупе с тем, что в системе много запасённой энергии, может привести к экстремальным пикам: наводнениям, штормам, ураганным ливням и одновременно засухам и пр. (Хип Т., 2013).

По утверждению кандидата физматнаук, ведущего научного сотрудника Института биофизики клетки РАН Алексея Карнаухова содержание СО

в атмосфере выросло беспрецедентно – на 30%. И этого уже достаточно, чтобы температура воздуха поднялась на 10

С. Растения, биосфера Земли не справляются с выбросами, которые производит человек. Но в природе есть и более опасные источники СО

. В океане содержится в 60 раз больше углекислоты, чем в атмосфере. Ещё больше – почти в 50 тыс. раз – её в земной коре, в известняках, мраморе, кораллах и пр. Наконец, по всему дну Мирового океана лежат так называемые метановые гидраты – скопления льда, содержащие огромное количество метана. Потепление вызывает лавинообразный эффект: углекислота и метан начинают высвобождаться, становится ещё теплее, и процесс делается необратимым, как выстрел из ружья. Расчеты показывают, что климатическая система Земли за пару столетий способна перейти в новое устойчивое состояние. И температура здесь будет как на Венере – +500

С. Жизнь на планете станет невозможной (Писаренко Д., 2010).

В мае 2013 года содержание углекислого газа в атмосфере превысило 400 частей на миллион. В последний раз так много его было в плиоцене, 4 млн лет назад, когда на севере Европы и Америки стояла тропическая жара («Наука и жизнь» № 11, 2013). Основываясь на данных United Kingdom Climate Projection (Хип Т., 2013) в середине и конце XXI столетия если ориентироваться на средние значения выбросов диоксида углерода, то средняя температура в Британии повысится к 2050 году на 2–3

С и на 3–4

С к 2080-му. Количество летних осадков уменьшится на 17% к середине века и на 20% к 2080-му. Поэтому, хотя краткосрочные прогнозы обещают нам в ближайшее время холодные и дождливые лета, долгосрочные предрекают постепенное потепление и «осушение» в течение столетия.

Картина просачивания пузырьков метана из тихоокеанского дна у берегов штата Вашингтон (США) синтезирована по данным эхолотов. Источник метана обнаружен на глубине 500 метров, а высота газового фонтана составляет 300 метров. По мнению океанологов, с ростом глобального потепления выход метана из океанского дна будет усиливаться («Наука и жизнь» № 8, 2015).

В декабре 2014 года вблизи одного из островов Американского Самоа в Тихом океане коралловые рифы начали терять цвет.

К октябрю 2015 года явление приняло такие масштабы, что Национальное управление по исследованию океанов и атмосферы США объявило о том, что процесс затронет треть всех существующих на Земле кораллов и станет смертельным для рифов, занимающих площадь в 12 тысяч квадратных километров. Кораллы белеют, выталкивая из рифов водоросли, дающие им цвет. Это происходит из-за повышения температуры воды в океанах, вызванного изменением климата и погодным явлением Эль-Ниньо (периодическим потеплением поверхностных вод Тихого океана вдоль западного побережья Южной Америки) (Alexandra Witze, 2015).

Наша планета в целом нагревается, но это не значит, что в каждом отдельно взятом месте становится жарче. Однозначной корреляции между повышением температуры и локальными температурными максимумами нет. Однако общее потепление постоянно воздействует на арктические льды.

Спутниковая съёмка льдов ведётся с 1979 года, и каждые 10 лет объёмы льда, фиксируемые в конце лета, сокращались на 11%. В сентябре 2012 года был поставлен рекорд по минимальному количеству арктического льда на тот момент. А это значит, что вода больше не прикрыта белым отражающим ледовым щитом и может сильнее нагреваться солнечными лучами (что, в свою очередь, будет увеличивать среднюю температуру воды в океане) (Хип Т., 2013).

Под поверхностью Восточно-Сибирского Арктического шельфа, глубоко под водой, в толще вечной мерзлоты, находится около триллиона тонн метана, самого мощного парникового газа. Последние исследования, однако, показывают, что подводная вечная мерзлота начала таять, и поэтому метан, образовавшийся когда-то из органических останков, начинает высвобождаться и попадает в атмосферу в количестве 10 млн тонн в год (точнее, из вечной мерзлоты высвобождается гидрат метана и тут же распадается на газ и воду). Учёные предупреждают, что в течение ближайших десяти лет может случиться мощнейший (до 50 млрд тонн единовременно) выброс метана. Такое извержение повысит содержание метана в атмосфере сразу раз в шесть, а средняя температура возрастёт на 1,3

С, быстро приблизив критические изменения климата (Макгуайр Б., 2014).

Таяние ледников и вечной мерзлоты, а также другие последствия изменения климата развиваются с пугающей скоростью. Для учёных долгое время оставалось загадкой, почему при относительно постоянной морозной температуре лёд Антарктики в последние годы тает активнее, чем раньше.

Группа исследователей из разных стран изучила данные 4,5 млн измерений шельфовых ледников, сделанных космическим спутником ICESat. Выяснилось, что под толщей антарктического льда теперь скапливаются тёплые течения, а роза ветров поменялась настолько, что на Антарктику стали дуть более массивные теплые ветра. Учёные считают такие перемены доказательством происходящей на планете смене климата («Русский репортёр» № 17, 2012).

В связи с глобальным потеплением и таянием льдов в Арктике и Антарктике учёные предлагают решить этот вопрос раз и навсегда. Они предлагают заморозить Арктику! (Николаев Г., 2013). Эта идея выглядит фантастической, но экологическая ситуация находится на грани катастрофы. В Северном Ледовитом океане площадь ледового покрова сократилась до беспрецедентно низкого уровня и составляет всего 50% от площади, которая была зафиксирована в 80-е годы. По мнению Дэвида Кейта, профессора прикладной физики в Гарвардском университете, можно насытить атмосферу светоотражающими частицами, что уменьшит проникновение солнечных лучей на Северном полюсе. В результате, утверждает профессор, за счёт уменьшения проникновения солнечного света всего лишь на 0,5% восстановление ледников вокруг Северного полюса до уровня доиндустриальной эпохи станет возможным. Второй способ восстановления ледников, который озвучил Кейт, – изменение течения Гольфстрима, что обойдётся в финансовом плане в 8 млрд долларов в год. Однако, по мнению многих геоинженеров такое резкое вмешательство в экосистему может иметь катастрофические последствия. Хотя, как полагают учёные, это пока единственный реальный способ избежать «непредсказуемых последствий изменения климата», таких, как внезапный коллапс ледникового покрова или убийственная засуха.

Итальянский геофизик Данило Палладино отметил, что большие колебания скорости вращения Земли, имевшие место в первой половине ХХ века, совпали с периодом сильных извержений вулканов. С 1907 по 1934 год вращение ускорялось, а затем до 1972 года замедлялось. Дестабилизируя жидкую внутренность планеты, эти «рывки» увеличивают частоту извержений. Гипотезу Палладино будут проверять на компьютерных моделях («Наука и жизнь» № 11, 2015).

То есть вращение Земли влияет на климат, в частности эти так называемые «рывки». Как сообщалось выше (см. данный раздел), разрушение стратосферного озона, а, следовательно, увеличение температуры воздуха, напрямую связано с погодными аномалиями, колебаниями солнечной активности, вулканизмом и масштабными лесными пожарами. Следовательно, для предотвращения извержения вулканов и повышения температуры воздуха необходимо как-то исключить эти «рывки».

1.6. Неоднократно происходившие на Земле планетарные тепловые вспышки (ПТВ) либо уничтожали многие обитающие на Земле виды флоры и фауны, либо видоизменяли их

Высокие температуры убивают нас, и не спонтанно, а с ярко выраженной прогрессией – к такому выводу пришли исследователи из Англии. Сопоставив температурные данные с 1900 года по наши дни со статистикой смертности, учёные установили: незначительное, на первый взгляд, повышение общей температуры на Земле за последние 30 лет привело к увеличению смертности за тот же период в два раза (Никитин И., 2013).

Ли Камп (2011) – профессор Университета штата Пенсильвания (США) утверждает, что на Земле неоднократно происходили так называемые планетарные тепловые вспышки (ПТВ): в меловом периоде (120-90 млн лет назад), в палеоцене (65-56 млн лет назад), в эоцене (34 млн лет назад), которые либо уничтожали многие обитающие на Земле виды флоры и фауны, либо видоизменяли их.

Для жизни благоприятнее медленные изменения, а не резкие, например такие, как в случае перехода к крайне жаркому климату в меловом периоде, который окончился 65 млн лет назад, когда в результате падения астероида погибли динозавры. Палеонтологические данные говорят, что медленный переход в парниковое состояние, произошедший в меловом периоде 120-90 млн лет назад, был безопаснее РЕТМ – палеоцен-эоценового термального максимума, который наступил в 1 тыс. раз резче. Условия последнего тщательно анализировались с целью найти ключ к построению прогноза последствий сегодняшних тенденций потепления. Значительно более быстрые изменения температуры в наши дни приведут к более суровым условиям жизни на Земле, чем они были когда-либо ранее.

Общая величина потепления ввиду парникового эффекта в меловой период сопоставима с РЕТМ, но продолжительность его исчислялась миллионами, а не тысячами лет. Никакого вымирания не было отмечено, у нашей планеты и ее обитателей была масса времени, чтобы адаптироваться. Поэтому, если не принимать в расчёт фораминифер в глубинах морей, все животные и растения, по мнению учёных, выжили в той жаркой волне, даже если им пришлось пройти серьёзную адаптацию: некоторые организмы уменьшились в размерах, особенно млекопитающие: во время таких термальных максимумов (ТМ) они были меньше, чем до и после них. По мнению ученых, развитие пошло в данном направлении потому, что тела поменьше лучше приспособлены к рассеиванию тепла (Камп Л., 2011).

По утверждению ученых каждый новый экологический кризис был мощным стрессобразующим фактором, приводящим к грандиозному вымиранию предыдущих видов, а также к мутированию уцелевших. При этом выживали мелкие формы и создавали определенный шаблон поведения, спасительный при следующих вымираниях. Боб Слоан из Миннесотского университета утверждает: «Малый рост – наивернейший способ поведения при грандиозном вымирании. Крупным существам нужно много пищи, им труднее найти убежище» (Гор Р., 1989).

Год назад в британском журнале Journal of Zoology биологи опубликовали исследование. Они сравнили черепа белых медведей, которые жили в начале прошлого века, и нынешних. Оказывается, современные мишки уменьшились в размерах на 9%. А всё опять-таки из-за таяния ледников. В поисках пищи они преодолевают большие расстояния, поэтому тратят больше энергии (www.paranormal-news.ru (http://www.paranormal-news.ru); «Приключения. Тайны. Чудеса» №19, сентябрь 2011).

Исследователи Антарктиды с прискорбием сообщают, что пока великие умы спорят о возможности (или невозможности) глобального потепления, оно, это потепление, уже берёт своё. К примеру, некоторое время назад на одном из островов архипелага Дион у западных берегов Антарктического полуострова (Земля Грейама) полностью вымерла колония императорских пингвинов. Её изучали в течение 60 лет (Никитин И., 2011).

Таким образом, в результате изменения климата – из-за того что климат становился всё суше – происходило если не вымирание, то уменьшение в размерах млекопитающих и человека, поскольку тела поменьше лучше приспособлены к рассеиванию тепла.

1.7. В условиях давления внешней среды, в частности при повышенной температуре, самцы стареют гораздо быстрее самок

Учёные установили, что в условиях жёсткого полового отбора и давления внешней среды самцы стареют гораздо быстрее самок. Их энергия уходит на привлечение спутниц и борьбу за продолжение рода. По крайней мере так происходит с мухами Drosophila simulans, над которыми ставили эксперимент биологи из Эксетерского университета (C. Rut Archer et al. 2014). Они сравнили две популяции: первая жила в обычных условиях, вторая – при повышенной температуре и при острой конкуренции многочисленных самцов за немногочисленных самок. В обычных условиях мужские и женские особи доживали примерно до одного возраста – 35 дней. Под давлением конкуренции и внешней среды самцы жили в среднем 24 дня, а самки – 31 день. Исследователи считают, что эти результаты помогут лучше объяснить неравную продолжительность жизни мужчин и женщин.

То есть продолжительность жизни самцов Drosophila simulans всего лишь за одно поколение уменьшилась на 31,4%, а самок – на 11,4%. Не исключено, что нечто подобное может происходить с млекопитающими и человеком. И если учесть, что планетарные тепловые вспышки (ПТВ), происходившие на Земле и в меловом периоде (120-90 млн лет назад), и в палеоцене (65-56 млн лет назад), и в эоцене (34 млн лет назад) и продолжающиеся миллионы лет либо уничтожали, либо видоизменяли многие обитающие на Земле виды флоры и фауны, то вполне можно утверждать, что изменения эти затронули внешний вид живых существ, в том числе существенно ускорили их старение и сократили продолжительность жизни.

1.8. Экологические катаклизмы уничтожали господствующие виды живых существ, открывая дорогу энергетически более слабым видам, которые меньше нуждались в питательных веществах и кислороде

Росс Секорд, доцент кафедры Земли и атмосферных явлений, а также ведущий палеонтолог Небраски, в ходе своих исследований воссоздали модель, согласно которой в далёком прошлом происходили климатические сдвиги. В частности, удалось получить очень интересные данные о глобальном потеплении, происходившем около 56 млн лет назад, когда ещё не было ни заводов, ни автомобилей. Изучив состав изотопов кислорода в зубах извлечённых из земли доисторических животных, палеонтологи смогли определить, насколько интенсивно шёл рост температуры в период того древнего глобального потепления. Оказалось, что в древности Земля разогревалась примерно на 10 градусов за 100 лет. Понятно, что тогда полностью отсутствовало какое-либо антропогенное воздействие на атмосферу, значит, и сейчас процесс идёт независимо от деятельности человека. Как считают эксперты, глобальное потепление спровоцировали большие выбросы парниковых газов. К счастью или несчастью, нам ещё не дано влиять на естественные природные циклы, проходящие на нашей планете («Самые великие» № 2, 2014).

Ли Камп, профессор Университета штата Пенсильвания с коллегами, геологами и климатологами в поиске достоверных свидетельств того, что называют самым резким глобальным потеплением всех времён отмечали, что около 56 миллионов лет назад в течение нескольких тысяч лет – одно мгновение для геологического времени – температура в мире повысилась на 5

С, ознаменовав планетарную тепловую вспышку, известную учёным как палеоцен-эоценовый термальный максимум (РЕТМ). Высвобождение парниковых газов спровоцировало РЕТМ. Тогда климатические пояса на суше и на море сдвинулись в направлении полюсов, вызвав миграцию животных и растений, которым предстояло адаптироваться или погибнуть. Некоторые глубокие части океана подкислились и потеряли кислород, что привело к гибели многих обитавших там организмов. В течение 200 тыс. лет природа приходила в равновесие и снижала температуру.

Известно, что в летнем воздухе содержание кислорода снижено (Миронова В., 2010). И по мере увеличения температуры глубинных вод содержание кислорода в них тоже уменьшается (тёплая вода не может растворять столь много этого жизненно важного газа, как холодная). Подобные изменения катастрофичны для микроорганизмов – фораминифер, обитающих на дне морей и в придонных отложениях. Исследование ископаемых остатков показывает их неспособность выжить: 30-50% видов этих микроорганизмов вымерли (Камп Л., 2011).

Множество окаменелых останков одноклеточных водорослей обнаружили британские палеонтологи (Virginia Gewin, 2012). Окаменелостям 56 миллионов лет, и они так хорошо сохранились, что можно разглядеть даже внутреннюю структуру организмов микронных размеров. Кокколитофориды, а нашли именно их, представляют особый интерес для учёных: по их известковым скелетам можно сказать, как эволюционировала биота в океане в момент резкого потепления и насыщения воды углекислым газом. Считается, что излишняя кислотность вымывает кальций из раковин, угнетая планктон. Сейчас ситуация примерно такая же, как в то время, когда найденные образцы ещё были живыми водорослями. Как и миллионы лет назад, климат меняется и растёт кислотность океанов.