Кислород на Земле является одной из основ жизни. Но так было далеко не всегда. Первые одноклеточные бактерии обходились без него и спокойно существовали в Мировом океане. Есть мнение, что цивилизация на планете могла бы возникнуть и без этого газа, но на определенном этапе природа сменила курс. Сейчас кислород выполняет роль защитника не только человечества, но и природы в целом.
Официальная доктрина и космология
Еще 250 лет назад, как это ни может показаться странным, никто на Земле и не подозревал о существовании этого газа. Это только потом элемент был «открыт», а вокруг него стали возникать различные научные течения, объяснившие общепринятую ныне теорию Вселенной.
Основной элемент
Обычный кислород как простое вещество — это газ, который не имеет запаха, вкуса, цвета. Молекула его имеет два атома. Ее химическая формула — O2. Официально признано, что кислород был открыт в 1774 году англичанином Пристли. Хотя за несколько лет до этого независимо друг от друга газ получали и другие ученые. Но они не смогли до конца осознать, куда привели изыскания.
Постулаты официальной науки широко распространены:
- Кислород может быть жидким и кристаллическим. Первый имеет светло-голубой, а второй — светло-синий цвет. Молекула озона (O3) имеет три атома. Озон отличается специфическим запахом.
- В России такое название газа укрепилось с подачи Михаила Ломоносова. В вольном значении определения оно ориентировано на ярко выраженные окислительные свойства элемента, «рождающего» кислоту.
- Атмосфера почти на 21% состоит из кислорода. Земная кора — примерно на 47%.
- Элемент активно используется не только в процессе дыхания, но и почти во всех сферах жизнедеятельности цивилизации.
- Озоновая «подушка» спасает людей и животных от вредных космических излучений, солнечного ультрафиолета.
- Сама атмосфера является живым щитом цивилизации, сжигающим большинство мелких и средних космических тел, летящих к Земле.
- Главный восстановитель кислорода на планете — леса.
- Кислород необходим для дыхания всем живым организмам. Человек без него способен прожить лишь несколько минут. Первым от кислородного голодания страдает мозг.
В организме человека кислород также выполняет восстановительные функции. Без него невозможна регенерация тканей. Служит он и для чистки организма (его клеток) от отходов.
Законы Вселенной
На ранних этапах развития Вселенной не было ни звезд, ни планет. Пространство представляло собой праматерию даже не из молекул или атомов, а из разгоряченной стихии электронов, протонов, нейтронов. Лишь с замедлением расширения, активированного Большим Взрывом, Вселенная начала постепенно остывать.
Кислород нельзя считать «отцом» мира:
- Он не был основой Вселенной, все начиналось с водорода и гелия.
- Лишь через сотни (если не миллионы) лет пространство остыло настолько, что начали складываться элементарные атомы.
- Еще миллионы лет прошли до образования звезд. Их внутренний синтез дал начало тяжелым элементам.
- Через несколько поколений звезд состоялся и синтез углерода. Лишь затем начал появляться кислород.
- Чуть позже природа создала и серу, на основе которой также могла возникнуть жизнь. Но кислород получил большее распространение и стал сейчас третьим по распространенности элементом Вселенной.
Теоретически через очередные десятки миллионов лет кислород может обогнать по распространенности водород. И это будет конец не только привычного человеку мира, но и конец Вселенной в ее нынешнем виде. Люди, впрочем, вряд ли станут свидетелями грядущего катаклизма. Это дело слишком далекого будущего.
Революций без жертв не бывает
На ранних этапах развития планеты кислорода в ее атмосфере было более чем в 100 раз меньше, чем сейчас. Увеличению его относительной доли способствовала геологическая активность земной коры. Пласты ее сталкивались, расходились, опускались, поднимались, наползали друг на друга. Рождала кислород и деятельность некоторых микробов и иных праорганизмов. Все это вместе дало эффект так называемой «кислородной революции».
Развивалась эта важнейшая для человеческой цивилизации революция примерно так:
- Первоорганизмы, вернее, некоторые из них, научились в процессе эволюции получать из воды водород. В результате высвобождался и кислород. Он попадал в свободном виде в воду, а из нее — в атмосферу. Эти организмы вскоре стали доминирующим на земле видом.
- Кислородная атмосфера стала активно воздействовать на земной ландшафт, началось формирование новых горных пород.
- На каком-то этапе свою роль сыграло и резкое похолодание.
- Другим бактериям пришлось перестраиваться. Кислород стал использоваться ими как окислитель для переработки питательных элементов. Праорганизмы стали получать больше энергии. Этот этап можно оценить как изобретение природой дыхания.
- Стал образовываться озоновый слой. Он выступил в качестве союзника новых организмов, затруднив существование их прямых конкурентов — метановых.
- Разрушительная стихия свободного кислорода была приручена. Началось образование сложных организмов. Вершиной этого процесса стало человечество.
- Большая часть праорганизмов не выдержала новых условий и попросту вымерла. Остальные или приспособились, или ушли в бескислородные карманы.
- Сейчас все больше ученых склоняются к тому, что и «первопоселенцы» смогли бы создать свою цивилизацию. Но революций без жертв не бывает. Она стала для первых обитателей Земли катастрофой.
Кислород был использован природой как катализатор развития. На самом деле жизнь могла бы обойтись и без него, но развивалась бы куда медленнее. Этот газ помог «захватить» дышащим организмам среду обитания и почти уничтожить изначальных обитателей планеты.
Главный газ природы и цивилизации
Вопреки распространенному мнению, леса не являются главными «легкими» планеты. Хотя именно растения и поддерживают кислородную атмосферу. С помощью фотосинтеза они успешно превращают неорганические вещества в органические. На этот круговорот и замкнуты почти все природные процессы. А человек не только научился использовать кислород для дыхания, но и сделал его незаменимым элементом промышленной цивилизации.
Озоновый щит
Кислород можно рассматривать как побочный продукт жизнедеятельности растительного мира. Объемы его огромны. Подсчитано, что каждый год атмосфера подпитывается примерно 150 миллиардами тонн этого газа. Такого количества хватает пока на все, хотя ученые уже говорят о всеобщем кислородном голодании, которое испытывает планета. А это ставит вопрос о безопасности человечества.
Сейчас общее положение дел имеет такие особенности:
- По разным оценкам, от 60 до 80% общего объема кислорода на Земле идет вовсе не на обеспечение дыхания живых организмов, а направляется природой на «зачистку» планеты от погибших организмов, будь то растения или животные. Такая приборка осуществляется с помощью гниения.
- Эти своеобразные отходы не уничтожаются сразу, полностью и повсеместно. Они образуют и торфяники. Из болот газ снова поступает в атмосферу.
- Но еще больше газа дают составляющие фитопланктон океанские микроводоросли. Они производят гораздо больше кислорода, чем это нужно им самим. Океан дает планете около 40% газа. Так что его охрана не менее важна, чем защита лесов.
- Озоновый щит Земли постепенно выгорает. В нем образуются дыры, которые зарастают с большим трудом. Расширение их ведет к росту заболеваемости, мутациям. Ультрафиолет отрицательно влияет на иммунную систему человека, поражает растительность.
- Самым большим из известных пробоев щита является антарктический. Особенно велик он весной. Потом он постепенно затягивается, но забирает для этого озон из соседних участков.
- Считается, что истончение щита способно привести ко всеобщему похолоданию, изменить сложившуюся розу ветров и, в конечном счете, климат планеты. Следствием этого может стать снижение плодородности почвы, голод.
Даже если человечество полностью прекратит деятельность, которая разрушает озоновый слой, понадобится не менее 100−150 лет на восстановление щита. Если же все будет продолжаться по-прежнему, то с каждым годом этот срок будет расти.
Кровь промышленности
Основной причиной появления озоновых дыр является промышленная деятельность. Но ее сейчас нельзя представить без использования кислорода и выбросов разрушающих веществ. Природный окислитель применяется повсеместно. Без него невозможно создание качественного ракетного топлива, остановится металлургическое производство, встанут большинство транспортных средств.
Газ нужен машинной цивилизации на каждом шагу:
- Теплоэлектростанции работают на газе, нефти, угле. Для сжигания топлива и преобразования химической энергии в электрическую необходим кислород. Пока именно эти объекты поставляют большую часть электричества.
- Бензиновый, дизельный, газовый двигатель «ест» гораздо меньше. Но число личного, общественного и служебного транспорта так велико, что он потребляет кислорода больше, чем все вместе взятые станции.
- Чистый кислород необходим в металлургии. Без него немыслимо производство металлопроката.
- Кислородная резка и сварка металлов широко применяется в машиностроении.
- В медицине используются кислородные ингаляторы, коктейли и смеси.
- В сельском хозяйстве газ применяют как в растениеводстве, так и в животноводстве.
Кислород является настоящей кровью промышленности. Ему находят все новые области применения, часто совершенно противоположные друг другу. Идет он, например, и в качестве пищевой добавки, и для создания токсичных смесей.
В ожидании реванша
Не дышащие кислородом организмы, бактерии есть и сейчас. Они, в частности, существуют в корнях некоторых растений, потребляя азот и вырабатывая аминокислоты. Изменение условий внешней среды, та же промышленная деятельность человечества способны создать такую реальность, в которой древнейшие формы жизни еще возьмут реванш.
Границы между разными основами жизни до сих пор окончательно не стерты:
- Одним из примеров бескислородной жизни является и бактерия ботулизма. Она прекрасно обходится без кислорода, а при определенной реакции с ним становится крайне и даже смертельно опасна для человека.
- Обходятся без кислорода жители больших глубин, некоторые виды водорослей, грибов, а также гельминты — паразитирующие черви.
- Некоторые из живых существ умеют переходить в зависимости от обстоятельств от одного образа жизни к другому и обратно.
- Не всегда нужен кислород и человеческому организму. Так, глюкоза на начальном этапе расщепляется без участия этого газа.
- Человеческий зародыш в самом начале тоже растет в среде, которая более близка бескислородным предкам. Лишний кислород может убить его. Организм, видимо, имеет внутреннюю память и сам создает «первобытную» атмосферу.
При активной кратковременной работе мышцы обходятся без кислорода. «Дыхание» они подключают на длительном этапе нагрузки. Это свойство активно изучается специалистами в военной области для создания современных «универсальных солдат» и соответствующих препаратов.
Кислород является главным газом планеты Земля. Но это не значит, что он незаменим для жизни повсеместно. В других звездных системах, вполне возможно, живые существа обходятся и без него.