Как гравитация влияет на эволюцию жизни и развитие живых индивидуумов

Как гравитация влияет на эволюцию жизни Чем выше значение гравитации, тем больше ее биологическое действие, обусловленное упругим сжатием. Из вышесказанного можно сделать вывод, что биологический эффект гравитации в различных точках может быть различным, так как сила тяготения на земной поверхности распределена неравномерно.

Более того, на Земле существуют водоемы, где деформация объектов будет выражена еще меньше.

Водную среду в биологии принято называть колыбелью жизни, которая обеспечивала, по-видимому, наиболее благоприятные условия для ее возникновения и развития. Выталкивающая сила воды численно равняется весу вытесненной жидкости (закон Архимеда). Вода является жидкой опорой с большой поверхностью. Значительное распределение точек опоры на теле нивелирует деформирующее влияние силы тяжести на ткани, сосуды и весь организм, поэтому водную среду называют гипогравитационной. Безусловно, гравитация существует и в воде, и в этом случае мы имеем дело с эффектом потери веса или его уменьшения, а не с исчезновением гравитационного поля.

Циолковский К. Э.

Даже в состоянии невесомости в космосе человек находится в плену у гравитации. Однако при этом происходит значительная или абсолютная потеря веса - невесомость. Причина этого феномена связана как с удалением корабля от центра Земли, так и с особенностями его движения, которое складывается из равномерного движения корабля по горизонтали и ускоренного падения по вертикали, что и обусловливает нивелировку гравитационных сил. Снижение гравитационного воздействия на какой-либо биологический объект приводит к уменьшению степени микро- и макродеформаций тканей организма. Гипогравитация способствует уменьшению метаболической потребности тканей и приводит к различным эффектам. В литературе понятия «вес» и «гравитация» нередко используются как синонимы. По мнению специалистов, на земной поверхности сила веса практически равна гравитационной силе.

После возникновения жизни в воде дальнейшая эволюция живых организмов была связана с освоением суши. С точки зрения эволюционной биологии каждое рождение живого существа - есть выход его из водной среды на сушу, в мир гравитационных сил. Становясь наземным как в своем индивидуальном (в утробе матери плод также развивается в водной среде) , так и в историческом (филогенетическом), развитии, человек и другие млекопитающие адаптируются к иным требованиям внешней среды. В отличие от водной среды в условиях атмосферы, на суше, всем живым существам приходится преодолевать значительно больший вес и затрачивать больше энергии.

Жизнь на «суше» привела к формированию организмов нового типа, путь к их адаптации пролегал через жесткие условия естественного отбора.

С прямохождением человека связано увеличение сил опоры. В этом состоянии вектор гравитации совпадает с продольной осью тела и упругое сжатие тела более значительно, чем в горизонтальном положении. Возникла мощная антигравитационная мускулатура, которая позволяла свободно передвигаться в гравитационном поле, отстаивая свое право на жизнь.

Многие животные с большой массой тела, покинувшие водную среду, не смогли адаптироваться в условиях (на суше) гравитации и погибли. И в настоящее время в океане живет одно из самых крупных животных на Земле - синий кит, масса которого достигает 150 тонн. Еще К. Э. Циолковский отмечал: «...где нет тяжести, там рост беспределен, если иметь в виду зависимость роста от сил гравитации».

Природа не может создать животное свыше определенного размера без изменения «конструкции» или «материала». В книге «Биология карликов и великанов» (1882 г) К. Э. Циолковский рассматривал вопросы адаптации и антропологии в аспекте влияния сил тяжести на организм человека.

Силы гравитации - главное условие для развития жизни на нашей планете. Без тяготения не было бы воздушной среды. Только благодаря ему существует биосфера и сам человек.

Изучение антропологии показало различие в строении людей в зависимости от места их обитания по отношению к экватору. Земля сплющена с полюсов, и влияние физических факторов на человека в различных участках планеты, по-видимому, неоднозначно.

Ученые обнаружили обратную зависимость между величиной магнитного поля Земли и ростом человека. Так, с увеличением магнитного поля Земли возникает замедление роста (ретардация), что наблюдалось с середины IV тысячелетия до нашей эры и до первых веков нашей эры. Процесс увеличения роста современного человека начиная с I в. н. э. проходит параллельно со снижением магнитного поля. Так или иначе, мы можем констатировать взаимосвязь и вероятную зависимость роста человека от физических факторов.

Сила тяжести оказывает разное влияние на организмы различной массы и размеров. Если величина организма менее 1 мм, он почти не испытывает гравитационных сил.

Вопросы эволюции в связи с влиянием космоса на биосферу Земли впервые были рассмотрены В. И. Вернадским еще в 1928 г. Исследователь подсчитал массу живого биосферного вещества, которое, как оказалось, было постоянным во все геологические эпохи.

По мнению В. И. Вернадского, живое вещество в отличие от неживого имеет иную геометрию, асимметрия отличает его от окружающего физического мира. Всмотритесь в окружающий растительный и животный мир. Мы никогда не найдем ни единой абсолютно симметричной структуры или органа. Цветы, деревья, листья, плоды, все живые существа - асимметричны.

Интерес к проблеме асимметрии непрерывно возрастает в связи с постоянным ее присутствием как на макро-, так и на микроуровнях. Так, например, магистральные артерии - аорта и ее ветви - имеют левостороннюю ориентацию от плоскости тела. Вся венозная система расположена справа от плоскости симметрии, В организме человека нет ни одного симметричного по структуре или своей функции парного органа. Наблюдения показали преобладание развития у человека правой руки, правой ноги и всей правой половины тела. Учитывая наличие перекрестной иннервации между периферией и центральной нервной системой, соответственно можно говорить о доминировании левой половины головного мозга у большей части населения Земли.

Вернадский В. И.

Наблюдения исследователей последних лет показали неравномерность распределения в течение года частоты рождаемости праворуких по сравнению с левшами. По мнению исследователей, асимметрия живой природы предопределяется каким-то ритмом развития и нельзя исключить влияния внешних воздействий физических факторов на ранних эмбриональных этапах формирования живых существ. Праворукие преобладают в средних широтах. Среди жителей южных и экваториальных районов Земли значительно больше леворуких. Итак, связана ли асимметрия с гравитационным полем Земли или другими физическими факторами? Вопрос этот неоднократно обсуждался исследователями, но до сих пор на него нет четкого ответа.

Изучая асимметрию на анатомическом уровне, ученые обратили внимание на историю возникновения письменности у разных народов. Ближе к экватору стали писать справа налево (арабская письменность). Писать таким образом удобнее левой рукой. В Китае и Японии иероглифы пишут сверху вниз. Их удобно изображать как правой, так и левой рукой. Безусловно, история развития письменности лишь косвенно может доказывать неодинаковое распределение право- и леворуких в зависимости от места расположения различных этнических групп на Земле.

Изучение влияния на организм таких космических категорий, как гравитация и невесомость, значительно расширило наши представления не только в биологии, ко и в медицине.

В организме человека, совершающего «переход» в иные условия гравитации (полет в космическое пространство или моделирование невесомости на Земле), возникает приспособление к иным мерам тяжести, поэтому он может испытывать значительный дискомфорт в период возвращения к обычным условиям. Для нормального самочувствия в период реадаптации требуется определенный промежуток времени.

Таким образом, можно говорить о том, что прежде чем закончилась биологическая эволюция человека разумного, гравитация сыграла значительную роль в его формировании и развитии. Победа над силами тяготения проходила по бескомпромиссному пути естественного отбора. За барьером оставался слабый, но каждая победа превышала потенциальные возможности организма.

И в современных условиях сила тяготения играет важную роль в жизни индивидуумов. Вот что пишет об этом физик и писатель А. Кларк: «...Она властвует над нами от рождения до самой смерти, убивая или увеча за малейший промах...»

Как видим, жизнь на Земле во всех своих проявлениях неразрывно связана с факторами космического пространства. Последние определяют темпы роста, форму, строение и функции живых существ на нашей планете. Суточная ритмика физиологических функций («биологические часы») живых существ является наглядным свидетельством участия «небесной механики» в обыденной жизни человека и его болезнях. Значительную роль в эволюционном развитии человека сыграли такие полярные по своему биологическому действию категории, как гравитация и невесомость. Возможность моделирования этих космических факторов на Земле позволяет оценить их роль в организме человека в норме и патологических состояниях.

Гаврилова Н. В.