Дмитрий Шабанов: Энергия утреннего кофе

АрхивКолонка Шабанова

Какие особенности принципиально отличают образ жизни представителей нашего вида животных от образа жизни наших родственников, относящихся ко всем остальным видам?

Многие мои колонки посвящены биологической основе поведения людей. Увы, раз за разом я спотыкаюсь об одно непонимание. Многие читатели думают, что раз я говорю о нашей биологической природе, значит, я настаиваю, что мы ей исчерпываемся. Откуда такая категоричность: "мы люди или животные?" "Животные живут инстинктами, а люди – разумом!" "Животные приспосабливаются к среде, а люди – меняют ее" ("взять их у нее силой – наша задача", ответило эхо...)

Конечно, мы и люди, и животные (всякая селедка – рыба, но не всякая рыба – селедка; всякий человек – животное, но не всякое животное – человек); не к грибам же или растениям себя относить! В нашем поведении проявляются и общие, и характерные только для нашего вида механизмы. Вы готовы признать, что наша анатомия отличается от анатомии шимпанзе бонобо (Pan paniscus Schwartz, 1925), а мы с бонобо вместе взятые отличаемся от слона (Loxodonta africana Blumenbach, 1797)? Поясню, что латынью написаны научные названия видов: родовое и видовое имена (они выделены курсивом), фамилия автора зоологического первоописания и год его публикации.

А теперь учтите, что наше поведение и наша психика имеют основу в нашей анатомии, от плана строения мозга до деталей устройства отдельных нейронных сетей. И хотя наше поведение отличается от поведения бонобо, многие общие для нас и бонобо поведенческие признаки отличают нас от того же слона. А еще есть общий для нас, бонобо, слонов и многих других видов набор поведенческих признаков, отличающий всех нас от туалетной губки (Spongia officinalis Linnaeus, 1759), дальше отстоящего от нас представителя царства Животные (Animalia).

Принципиального водораздела между Homo sapiens Linnaeus, 1758 и миллионами иных видов животных нет, но есть уникальные особенности нашего вида. Не удивительно: всякий вид обладает специфичностью, обусловленной его образом жизни и эволюционной предысторией. Кто спорит, мы – оригиналы; эволюционные события последних шести-восьми миллионов лет достаточно далеко увели нас он наших ближайших родственников, хотя и не превратили нас в существа иной природы.

Видимо, настало время обсудить наши уникальные особенности. Как организовать обсуждение? Посмотреть на себя со стороны. И поэтому я (временно!) объявляю мораторий на обсуждение нашего богатого внутреннего мира. Да не отрицаю я его! Менее всего я склонен игнорировать особое пространство культуры или оспаривать значение искусства для постижения действительности. Просто сейчас я буду говорить о другом, о биологическом фундаменте. Кстати, этот фундамент задает и контуры нашей культуры.

Итак. Какие особенности принципиально отличают образ жизни представителей нашего вида животных от образа жизни наших родственников, относящихся ко всем остальным видам?

Если хотите, представьте, что вы смотрите на Землю в инопланетный телескоп. Вот строят плотину бобры. Вот строят плотину люди. Чем принципиально отличается их активность? Говорите, что человек трудится, а бобр действует инстинктивно? А как, простите, это увидеть издалека? В телескоп не виден внутренний мир строителей-людей и строителей-бобров. И люди, и бобры обмениваются сигналами; сигналы людей сложнее и разнообразнее. Установим, не вникая в их содержание, что отличие это – количественное. А есть качественные, принципиальные отличия?

Выходя за пределы внутреннего мира нашей психики и нашей культуры, мы вступаем на территорию экологии – биологической науки о взаимодействиях (не надо спорить: охрана природы и контроль качества среды – это не экология). Описываемые экологией взаимодействия касаются обмена веществом, энергией и информацией между организмами и надорганизменными биосистемами (популяциями, биогеоценозами и т.д., вплоть до взаимодействия крупнейшей биосистемы - биосферы с ее планетарным и космическим окружением).

Ну что, для простоты начнем с организменного уровня. С чего-то близкого и понятного...

Уже много лет я, как и многие читатели КТ, начинаю каждый день с важного ритуала. Я бросаю некоторое количество порошка из обжаренных плодов кофейного дерева в металлическую емкость, добавляю сахарозу из сахарной свеклы, заливаю водой и ставлю на источник тепла. Детали процедуры могут изменяться: дома я использую медную джезву и газовую плиту, а на выездной практике со студентами (где я нахожусь сейчас) – кружку из нержавейки и электропечку, а иногда даже котелок и костер. Надо поймать момент, когда смесь будет балансировать на грани закипания, прекратить нагревание и дать ей чуть отстояться. Скоро можно будет сделать первый маленький глоток...

Какая энергия содержится в чашке кофе? Метафорически можно говорить о душевной "энергии", которую дает этот психостимулятор. Это действие кофеина (усиленное привычкой). Кофеин - химическое оружие кофейного дерева, вещество, нарушающее поведение потребителей кофейных ягод. Это защитное соединение используют не только представители рода Coffea, но и множество других растений. Мы пьем кофе ради небольших доз этого токсина. Воздействие аромата, вкуса, ритуала – вторичные обстоятельства, условные рефлексы.

Есть в таком поведении представителей нашего вида принципиальная необычность? Нет. Для многих млекопитающих (и, вероятно, не только для них) характерно использование психоактивных веществ. Смотрели видео, как лемуры покусывают ядовитых многоножек, мажут себя их выделениями и впадают в наркотический кайф?

Лучше поговорим об энергии в физическом смысле: способности производить работу. Каковы ее источники в утреннем кофе?

Наше тело получает метаболическую энергию, расщепляя органические вещества кофейных зерен и, особенно, сахара. Основная часть энергии извлекается в митохондриях, клеточных органеллах, где "энергоносители" кофе окисляются до углекислого газа и воды (за некоторыми исключениями). Откуда в эти вещества попала энергия? Ее запасли кофейные деревья и сахарная свекла при образовании предшественников этих веществ в ходе фотосинтеза (из той же пары веществ, из углекислого газа и воды). Энергию дали кванты света. Они были излучены с видимой поверхности Солнца, разогретого термоядерной реакцией (объединения двух ядер водорода в ядро гелия). Что здесь необычного? Этот способ получения солнечной энергии, трансформированной фотосинтезом, типичен для гетеротрофных (питающихся готовой органикой) организмов, в том числе животных.

А еще в кофе есть какое-то количество тепловой энергии. Ее легко исчислить: для нагревания грамма воды на один градус Цельсия тратится одна калория. Откуда она в кофе? Получена при нагревании. Откуда взялась?

Проще всего в случае с костром. Эта энергия получена при окислении дров – продукта фотосинтеза. Энергия в дровах запасена из того же источника, что в сахаре и кофе.

Если кофе грели на газовой плите, то окислялся природный газ. Это – результат фотосинтетического преобразования солнечной энергии, происходившего в прошлые геологические эпохи!

Если кофе был сварен на электроплитке, он получил энергию от множества разных процессов, сливающих свою энергию в нашей электросети. Прежде всего, это энергия Солнца, преобразованная фотосинтезом в прошлые эпохи, извлеченная из горючих ископаемых: угля, газа, сланцев и т.д. Затем – это энергия, полученная при расщеплении тяжелых элементов на атомных электростанциях. Откуда в уране энергия, которую можно извлечь? Уран извлекают из недр Земли; как он туда попал?

Солнце светит благодаря энергии ядерного синтеза. Энергия может выделяться при слиянии ядер элементов легче железа; при слиянии более тяжелых ядер энергия затрачивается. Чтобы образовались тяжелые ядра, распад которых освобождает энергию, нужно, чтобы что-то вложило в них эту энергию. Это взрывы сверхновых звезд. Когда в звездах "выгорает" одно термоядерное топливо, и они переходят на иной тип реакции синтеза, они могут взрываться, бомбардируя окружающее вещество своим материалом. Сталкивающиеся ядра сливаются, образуя тяжелые элементы. Когда гравитация соберет космические туманности в звездные системы, часть тяжелых элементов попадет в состав планет.

Итак, на ядерных станциях мы извлекаем энергию предыдущих поколений звезд. На гидроэлектростанциях – энергию Солнца, преобразованную водным циклом. Солнце нагревает земную поверхность и испаряет воду. Из-за неравномерности нагрева атмосфера циркулирует и заносит обогащенную паром океанский воздух на континенты. Небольшую часть потенциальной энергии воды, оказавшейся поднятой относительно уровня моря, мы извлекаем с помощью гидроэлектростанций.

Что осталось? Так, по мелочи. Сжигание современной биомассы (уже обсудили). Энергия ветра (солнечная энергия, приводящая к циркуляции атмосферы). Солнечная энергия, уловленная солнечными батареями. Энергия волн (та же энергия ветра). Энергия приливов (энергия движения в системе Земля-Луна, оставшаяся со времени образования этой пары небесных тел). Энергия горячих источников (геотермальная энергия, тепло земных недр). Ее дала гравитационная дифференциация земных недр на ранних этапах истории планеты (опускание железных компонентов вниз и "всплывание" более легких камней наверх, которое привело к изрядному разогреву планеты), а также пополняет энергия распада радиоактивных элементов в недрах Земли. Ничего важного не забыл?

Наверное, вы поняли, к чему я клоню. Но об этом – в следующий раз.