Невидимые друзья и враги

Глава 17 НЕВИДИМЫЕ СТРОИТЕЛИ

ожно ли восстановить картину жизни на земле, если она зародилась около миллиарда лет тому назад? Оказалось, что можно.

Есть обширная наука — палеонтология, изучающая окаменелые остатки животных и растений. Их найдено на земле много. По ним, как по раскрытой книге, ученые ознакомились с историей жизни. По скелетам они восстановили внешний вид животных, по отпечаткам листьев — внешний вид растений. Постепенно воскресали картины прошлого.

Микробов же найдено чрезвычайно мало. И восстановить по ним существовавшую невидимую жизнь очень трудно. Но зато после них остались следы их деятельности. И они-то дают возможность нарисовать картину невидимой жизни в давно прошедшие времена.

Если поворошить палкой дно болот, на поверхности начнут лопаться пузырьки. Это поднимающийся со дна болотный газ. Там, в глубине, происходит то, что делалось миллионы лет во всех болотах земного шара. Что именно, можно убедиться, не выходя из комнаты.

Надо взять две колбы, насыпать в них поровну опавших, уже засохших листьев, налить немного воды и в одну из колб добавить разболтанный в воде комочек почвы. В нем, конечно, будут микробы. Затем надо закупорить колбы пробками и сквозь пробки протащить стеклянные трубки, чтобы в колбы могло проникать немного воздуха. Через десять — пятнадцать дней в колбе, к которой прибавлена почва, появится плесень. Скоро она покроет листья целиком, и в конце концов все превратится в бурую массу. Добавьте в колбу воды и оставьте стоять, если хватит терпенья, еще год или полтора. Вы убедитесь, что за это время образовался торф. В другой колбе, где не было микробов, не будет ни бурой массы, ни торфа.

То же самое происходит в болотах. Микробы разрушают осевшую на дно увядшую растительность, превращая ее в бурую массу, торф и газ. На поверхности болота зарастают все новыми и новыми растениями, которые, отмирая, также погружаются на дно. Неутомимые микробы продолжают свою деятельность. Торф в глубине медленно, в течение долгого времени, накапливается и превращается в уголь.

В истории Земли есть даже период, названный каменноугольным, когда образовалось особенно много угольных залежей и мощных пластов. На Земле в то время был влажный, теплый климат. Росли удивительные древовидные папоротники с листьями длиной в несколько метров. Современные хвощи и плауны редко бывают выше двадцати сантиметров, а хвощи тех времен — каламиты — представляли собой большие деревья высотой до десяти метров. Предки плаунов — лепидодендроны — поднимали свои вершины до тридцати метров. Наконец, среди этих зарослей росли гигантские деревья — сиггиларии. Весь этот первобытный лес шумел вдоль берегов грандиозных болот и, рухнув на их дно, поступал, как и в наше время, в распоряжение микробов.

Об этом рассказали ученым, казалось бы, немые куски камней, поднятые бурильными машинами из недр земли или подобранные во многих местах геологами.

Вот на столе лежит блестящий кусок каменного угля. Если присмотреться к нему, можно заметить отпечаток ископаемого растения. Сейчас такого растения на Земле уже нет. Оно росло в далекие, давно минувшие времена. Отпечатки листьев, хвойных шишек, веток, древесной коры и даже семена обнаружены в породах, покрывающих сверху и подстилающих снизу угольные пласты. Обнаружены целые «ископаемые леса», вертикально стоящие пни с отходящими от них корнями. А вот другой камень. На поверхности его как будто ничего не видно. Но рядом в коробке лежат какие-то стекла. Это изготовленные из него в шлифовальной мастерской шлифы. Иногда в шлифах видны растительные остатки, следы микробов.

Найден оригинальный памятник древней невидимой жизни. Все вы, конечно, видели изделия из янтаря. Янтарь — это окаменевшая смола когда-то существовавших хвойных деревьев. И вот в янтаре были обнаружены цветы, схожие с ромашкой, бабочки и пчелы, и на них громадное количество плесневых и дрожжевых грибков. Микробы оказались на усиках пчелы, на хоботке и усиках бабочки. Все это прекрасно сохранилось в течение миллионов лет, так как было залито прозрачной смолой, со временем окаменевшей.

Как ученые-археологи по найденным в раскопках памятникам старины восстанавливают картины давно минувшей жизни, так по найденным окаменелостям можно сделать заключение, что миллионы лет тому назад существовали микробы, разрушавшие, как и в наше время, растительные остатки, что и в те далекие времена образовывался торф, превращавшийся в уголь.

Когда едешь по донецкой степи, из окон вагона видны какие-то горы, похожие на пирамиды. Это горы земли, вынутые из угольных шахт, так называемые терриконы (от французского «терр» — земля, «коник» — коническая). Здесь в далекие прошедшие времена были грандиозные болота, превратившиеся в угольные бассейны. Здесь люди добывают наследие микробов — уголь.

С древнейших времен стала образовываться нефть, но, в отличие от торфа и угля, она получилась в результате разложения не наземных, а морских растительных и животных остатков. Образовывалась она не в болотах, а в мелких морях, в морских заливах и лиманах, там, где море неглубоко, потому что в таких местах находится огромное количество морских животных и растений. Одни живут на дне моря, другие плавают в воде, третьи — очень мелкие — свободно переносятся с места на место по воле волн.

Вся эта масса живых существ со временем отмирает и опускается на дно моря, где медленно, под действием микробов, разлагается, образуя гнилостный ил, называемый сопропелом (по-гречески «сопрос» — гнилая, «пелос» — ил). В нем образуются нефть и газ.

Проходят века, слои ила покрываются толстыми наносами песка, глины, известняка. Под ними продолжают свою «работу» микробы. Из ила продолжает выделяться газ, а в толще его собираются капельки нефти. Вначале они рассеяны по всей толще, но постепенно, под тяжестью наносных пород, капельки нефти и пузырьки газа выдавливаются, как вода из творога, положенного под пресс. Они проникают в полости пористого известняка, песчаника и продолжают по ним «путешествовать», пока не встретят на своем пути непроницаемые породы, например слой плотной глины. Здесь газ и нефть скапливаются — чаще всего там, где известняки или песчаники, содержащие их, изогнуты в складку и образуют как бы ловушки. Иногда таким образом скапливаются под землей целые озера нефти.

Разведочное бурение в поисках нефти надо вести очень осторожно. Залежи ее, как и газ, находятся под сильным давлением, достигающим иногда 250–300 атмосфер и даже больше. Если не принять необходимых мер, вскрытие залежи может вызвать нефтяной фонтан. Из скважины вверх вырвется со страшным шумом и грохотом струя нефти и газа с песком и камнями. Бурильная вышка будет разрушена, могут быть человеческие жертвы. Вылетающие из скважины кусочки камней могут, ударяясь друг о друга, дать искры, от которых вспыхнет огромная струя нефти. Такой пожар трудно потушить.

Нефть залегает иногда на больших глубинах. Приходится бурить скважины на глубину до 4–5 километров. Для этого необходимо первоклассное оборудование. Самая лучшая в мире машина для бурения — турбобур — изобретена и усовершенствована советскими учеными.

Вместе с нефтью в недрах земли встречаются и крупные скопления горючих газов. Под Саратовом есть газ, который по газопроводу поступает в Москву. Крупные месторождения газа открыты в Узбекистане, в Ставрополе, в Западной Сибири, в нижнем течении реки Оби, и в Якутии, у реки Лены.

Горючие газы — прекрасное топливо, они дешевы и сгорают полностью. Они широко используются для бытовых нужд населения и как топливо на заводах.

По трещинам горных пород газ проникал иногда на поверхность земли. Он с древних времен вспыхивал неожиданно и яркими факелами горел во многих местах земли, вызывая смиренное поклонение: люди древности считали эти «вечные огни» священными. Они были уверены, что их зажигает бог огня. В местах, где они горели, строили храмы и приносили жертвы грозному богу огня, желая умилостивить его, чтобы он пощадил и не сжигал их жилища.

Выходящий из земли газ свидетельствует о том, что здесь должна быть и нефть. Даже минимальные количества газа, пробившиеся на поверхность, и газ, растворившийся в каких-нибудь водоемах, в ручейках, болотцах, лужицах или скрытый в порах почвы, уже говорят о том, что где-то под землей есть нефть.

В некоторых случаях и микробы могут указать геологам такие места. Существуют бактерии, которые используют для своего существования нефтяные газы, даже если они просачиваются из недр земли в таком незначительном количестве, которое трудно уловить химическим путем. Находя такие бактерии в почве или в воде, геологи уже знают, что здесь надо бурить скважину в поисках нефти. Этот метод разведки нефти разработал в 1937 году советский геолог Г. А. Могилевский. Теперь он применяется во всем мире.

Есть одно озеро в Куйбышевской области, которое удивляет своим всегда однообразным молочно-мутным цветом воды, зависящим от мельчайших, взвешенных в воде частичек серы. Еще во времена Петра I в этом озере добывали серу для выделки пороха.

Подобные озера встречаются и в других местах земного шара. Есть, например, озера в Африке, расположенные в Киренаике, из которых местные жители (арабы) добывают до 200 тонн серы ежегодно.

Откуда же появляется в озерах сера?

На дне серных озер были найдены серобактерии. Это гигантские бактерии, вытянутые в нити до одного сантиметра длиной. Каждая нить состояла из нескольких микробных клеток, содержащих в своем теле какие-то желтые капельки. Оказалось, что серобактерии питаются сероводородом. Они разлагают его, а чистая сера капельками отлагается в их теле.

Но жизнь серобактерий, как и всех микроорганизмов, коротка. Массы их отмирают, разлагаются. Проходят годы, столетия, и из мельчайших освободившихся капелек серы образуются целые серные залежи.

Ученые считают, что в прошедшие времена сера отлагалась во многих водоемах и что именно так произошли богатые серные месторождения, открытые на Кавказе, в Средней Азии и во многих других местах.

Чем дальше, тем больше придется поражаться деятельности микробов. Открытие серобактерий натолкнуло С. Н. Виноградского на мысль, что и залежи железных руд — плод деятельности бактерий. Что, казалось бы, общего между железом и бактериями? А между тем С. Н. Виноградский оказался прав.

На дне прудов, озер, в прогалинах лесных болот на подводных камнях бывают видны иногда ржавые налеты и как бы ржавый настой в воде. Это работа железобактерий.

Железобактерии состоят из ряда соединенных между собой клеток, образующих длинные нити, иногда ветвящиеся, окутанные слизистым чехлом. Своими концами нити прикрепляются к камням или песчинкам, лежащим на дне рек и озер, к стеблям или листьям водных растений и часто покрывают их сплошным войлоком.

Вода со всех сторон омывает бактерии, и они впитывают растворенные в ней соединения железа. А железо содержится почти во всякой воде. Ведь горные породы постоянно разрушаются, превращаясь в мелкую щебенку и даже в пыль. В их составе всегда есть то или иное количество железа. Все это выносится дождевыми потоками, горными ручьями в реки, пруды, озера. Сюда же поступает вода ключей и подземных ручьев, вынося железо из глубины.

В тельцах бактерий эти соединения железа разлагаются на более простые. Остается нечто вроде ржавчины, которая отлагается в слизистом чехле железобактерий. Постепенно железа накапливается все больше и больше; вскоре самих бактерий уже не разглядишь в образовавшемся железном чехле.

Поколение за поколением бактерии отмирают, а накопленное ими железо отлагается на дне водоемов. Так образуются отложения бурого железняка. Если к этому железняку примешивается песок и уплотняется с ним в одно целое, получается железная руда. А если песка очень много, то получится железистый песчаник.

Трудно поверить, что бактерии могут создать такое количество металла, когда они сами так малы и ничтожны. Но если представить себе, что в реках, озерах, прудах и болотах содержатся не литры и не тысячи литров, а сотни миллионов кубических литров воды и что железо, которое растворено в этой воде, вылавливают не тысячи и не миллионы, а миллиарды миллиардов бактерий, то можно и поверить.

Приходило ли кому-нибудь в голову, что тот жизненный комфорт, к которому мы все давно привыкли, во многом обязан микробам? Поутру, взяв мыло, чтобы умыться, вспомните, что оно изготовлено из нефти. Поставив чайник на газовую плиту, не забудьте, что газ, вспыхнувший от поднесенной вами спички, — результат деятельности микробов. Сев в автобус, чтобы ехать в школу или на работу, вы согласитесь, что без бензина автобус не тронется с места. А ведь бензин тоже готовится из нефти. Из нее вырабатывают много разнообразных продуктов: смазочные масла и духи, парафин и каучук, вазелин, жиры, из которых изготовляются прекрасные мыла, и многое другое.

О наследии микробов — угле — не стоит и говорить: все знают его значение для промышленности. Но если бы уголь вдруг исчез, мы увидали бы людей, одетых в однообразные белые или грязно-серые ткани. В многолюдной толпе уже не встречались бы привычные для глаза пестрые шарфы, яркие шапочки и косынки. Исчезли бы краски, изготовленные из угля. Исчезли бы пуговицы с костюмов и пальто. Исчезли бы изделия из пластмассы и многое еще, что делается из угля.

На протяжении тысячелетий существовавшие микробы оставили человечеству богатейшее наследство, которым люди пользовались, не подозревая о его создателях. И ныне живущие микробы оставят такое же богатое наследство будущим поколениям людей.

Такую же большую роль микроорганизмы играют в образовании осадочных горных пород — известняков.

Биллионы микроорганизмов постоянно кишат в морской воде, и сплошным слоем их мертвых тел покрыто дно океанов и морей.

В океанах и морях происходит одно незаметное явление, которое имеет большие последствия. Началось оно давно, миллионы лет тому назад, и безостановочно продолжается до наших дней. Как в безветренный зимний день медленно и плавно с неба падают и оседают снежинки, покрывая землю сплошным белым ковром, так и в океане изо дня в день медленно оседают на дно микроскопические раковинки крошечных погибших фораминифер.

Так называются не видимые простым глазом одноклеточные, которые строят себе из известковых солей раковинки всевозможных форм. Они живут в верхних слоях океана и, отживая свой век, медленно оседают на дно. Слои раковинок ложатся один на другой, уплотняются и постепенно превращаются в мел. Иногда эти слои заносились слоем песка или глины — их приносят реки.

Тысячелетиями, благодаря вековым колебаниям земной коры, моря то отступали от суши, то наступали на нее. И часто там, где было раньше море, теперь живут люди и на месте морского дна возвышаются меловые и известняковые холмы и горные хребты.

Так будет совершаться образование осадочных пород и в будущем. Новые горы выступят из-под воды благодаря тому же ходу жизни, который и теперь совершается под водой. Крохотные существа в микроскопических раковинках и теперь родятся, живут и отмирают в морских глубинах. Слои раковинок постепенно затвердевают и в свое время станут плотным, крепким мелом, известняком. В 400 граммах обыкновенного мела содержится около десяти миллионов микроскопических раковинок. А в водах всего земного шара их постоянно плавает столько, что подсчитывать их можно только биллионами тонн.

Фораминиферы живут в верхних слоях морской воды.

А на дне океанов и морей постоянно копошится множество микроскопических корненожек, которые также строят себе раковинки из углекислой извести. Вместе с фораминиферами они образуют на дне морей и океанов известняки, которые, уплотняясь, обратились в твердый камень.

Известняков на земле очень много. Например, в Донецком бассейне на большом протяжении тянутся белые меловые холмы. Город Белгород, построенный целиком из известняковых белых кирпичей, потому и назван белым городом. Если в лупу посмотреть на кирпич в стене какого-нибудь дома, то можно убедиться, что он сплошь состоит из маленьких раковинок фораминифер.

Оказывается, там, где сейчас находятся города Донецкого бассейна с их фабриками и заводами, когда-то было дно океана. В течение многих тысячелетий здесь оседали раковинки фораминифер, слой за слоем образуя мощные осадочные отложения.

Некоторые европейские города пользовались при строительстве известняками. Например, Одесса и Париж почти целиком построены из них.

При движениях земной коры пласты известняка иногда попадают на большую глубину, где температура выше и где под большим давлением известняки превращаются в мрамор — камень чудесной красоты. С древних времен из мрамора люди строили храмы и дворцы, высекали статуи и колонны. В нашей стране мрамора много: есть он в Крыму, на Урале, Алтае, в Саянах, в Подмосковье и в Карелии и еще во многих местах, которые открыли в последние годы советские геологи.

Известно, что одни микроорганизмы образуют известняки, а другие их разрушают. Дело в том, что известняки растворяются в углекислоте и еще быстрее в уксусной, щавелевой, лимонной и молочной кислотах, которые получаются в результате жизнедеятельности микробов.

Серную кислоту вырабатывают серные бактерии при окислении ими сероводорода, часто выделяемого серными горячими ключами. Температура воды в таких источниках бывает равна 60–70 градусам, и в этой воде живут серные бактерии, приспособившиеся к высокой температуре. Вода таких источников часто проходит под землей через толщи известняковых пород, и они естественно разрушаются.

Микробы разрушают также и гранит, который считается очень прочной горной породой. Он состоит из зерен кварца, полевого шпата и листочков слюды.

На высоте трех-четырех тысяч метров над уровнем моря на поверхности гранитных скал часто замечаются какие-то темные натеки. Это, оказывается, поселившиеся здесь и подсохшие одноклеточные сине-зеленые водоросли. В их разбухших слизистых капсулах живут бактерии — азотобактеры, добывающие азот из воздуха. Азотобактеры не могут жить на голой скале без водоросли, потому что им нужны углеродистые соединения. Они получают их, питаясь веществом из слизистых капсул водоросли, и, в свою очередь, кормят водоросли азотистой пищей. Совместная жизнь этих микроорганизмов дает им возможность существовать на голом граните. Отмирая, они подготовляют почву для развития других микробов. Те, в свою очередь, разлагают эти остатки до углекислоты и воды. А растворенная углекислота разрушает полевой шпат и слюду в гранитах. Так в течение тысячелетий разрушаются гранитные скалы и горы. В их трещинах и ямках затем поселяются лишайники, потом мхи. Получается все больше органического вещества, которое используется микробами. На скалах постепенно образуются участки почвы, зарастающие травами и кустарниками. В конце концов скала распадается на отдельные глыбы, а те через сотни лет превращаются в песок.

Горючие породы (нефть, горючие сланцы, асфальт) тоже разрушаются микробами. Нефтяные бактерии, встречающиеся в любой почве, быстро разрушают нефть. Например, в водном бассейне вблизи нефтяных источников на каждом квадратном метре поверхности воды за один год бактерии разрушают 640 граммов нефти. Бактерии разлагают нефть и глубоко под землей, в отсутствие кислорода. Для окисления нефти они отнимают кислород от сернокислых солей, например от гипса. В Бакинском нефтяном бассейне и в Калифорнии эти бактерии были найдены на глубине тысячи метров. Понятно, что на протяжении тысячелетий эти бактерии могли уничтожить не одну нефтяную залежь.

Каменный уголь, торф и перегной тоже разлагаются бактериями и актиномицетами. Микробы развиваются, питаясь углеродом каменного угля. Мелкие белые пятнышки, встречающиеся на обнажениях каменного угля в природе, состоят из сплетений нитей актиномицетов, разрушающих уголь. В Рурском угольном бассейне даже на глубине более тысячи метров были обнаружены на угольных пластах многочисленные микробы.

Разрушая одни горные породы, те же самые микробы образуют другие. Например, бактерии, разрушая горные породы с выделением азотной кислоты, одновременно создают мощные залежи селитры, то есть калиевые и натриевые соли азотной кислоты.

Известные всем чилийские и перуанские залежи селитры — это результат тысячелетней работы бактерий, которые превращали аммиак, образовавшийся при разложении птичьего помета гуано, в азотную кислоту. Азотная же кислота, соединяясь с солями натрия, образовала селитру.

Участие микроорганизмов в созидании и разрушении горных пород ясно показывает, какую огромную роль играют эти невидимки в превращении веществ в природе и в изменении лика нашей Земли.