Недавно я изучал устройство современных промышленных теплиц и натолкнулся на один малоизвестный коммерческий факт. Крупные хозяйства целенаправленно закупают баллоны с углекислым газом и тоннами закачивают его в закрытые парники с помощью специальных систем. Фермеры делают это ради чистой прибыли, ведь благодаря такой газовой подкормке скорость созревания плодов увеличивается на треть, а общая масса урожая резко возрастает.
И тут в голове буквально щелкнуло. Мы привыкли думать, что огромные динозавры и гигантские деревья прошлого выросли такими из-за какой-то древней аномалии или радиации. Но настоящая причина кроется не только в теплом и влажном климате, который сейчас легко обеспечивает любой парник на даче. Главный секрет заключается в банальном составе воздуха. Если построить полностью герметичный ангар и искусственно воссоздать в нем атмосферу мезозойской эры, обычные помидоры и огурцы начнут расти с бешеной скоростью и они вполне способны достигнуть колоссальных размеров.
Откуда ученые знают правду. Жесткая логика против мифов
Когда заходит речь о климате глубокого прошлого, у обычного человека часто возникает резонное недоверие. Кажется, что рассказы об атмосфере времен динозавров это лишь догадки и теории. Но современная наука оперирует прямыми материальными фактами, которые выполняют роль настоящих капсул времени.
Чтобы узнать точный состав древнего воздуха, ученые используют метод анализа запертых в материале микроскопических пузырьков. Эту технологию детально отработали на ледяных кернах Антарктиды и ископаемом янтаре. Однако лед под колоссальным давлением вековых слоев имеет свойство деформироваться и пропускать сторонние примеси, что может сильно искажать образцы. А вот древняя смола хвойных деревьев в мезозое сработала как вечный герметичный сейф, намертво запечатав внутри себя порции оригинального доисторического воздуха.
Химический двигатель растений. Углеродный голод
Начнем с базовой ботаники. Задайте себе вопрос: из чего конкретно комнатный цветок, огурец на грядке или огромное дерево строит свои листья, стебли и плоды? Большинство людей считает, что главным строительным материалом служат земля, вода и минеральные удобрения. Но физиология растений доказывает обратное: почва дает лишь крошечную долю микроэлементов. Почти вся сухая биомасса любого растения состоит из углерода. А этот углерод зеленая масса буквально высасывает из воздуха в процессе фотосинтеза.
Сегодня уровень углекислого газа в атмосфере Земли составляет примерно 420 ppm (то есть 420 частей на миллион). Современная флора находится в условиях жесткой углеродной диеты, она буквально голодает на дефицитном пайке. Во времена динозавров, в меловой и юрский периоды, концентрация углекислого газа превышала нынешнюю в четыре, а порой и в пять раз, стабильно удерживаясь на отметке 1500–2000 ppm.
Ученые из институтов растениеводства регулярно проводят контролируемые лабораторные опыты в закрытых герметичных камерах. При повышении уровня CO2 до древних показателей метаболизм современных культур ускоряется лавинообразно. Листья становятся шире, корни мощнее, а плоды крупнее. В мезозойской среде этот процесс превращается в мощнейший природный стимулятор, который наша цивилизация просто не использует в полную силу. Растение получает безлимитный доступ к главному строительному материалу и начинает увеличивать свои объемы с поразительной эффективностью.
Плотность и влажность как природные ускорители
Второй важнейший фактор заключается в сопутствующих физических условиях. Земля в эпоху динозавров представляла собой глобальную круглогодичную теплицу. Из-за отсутствия ледяных шапок на полюсах и ровного распределения тепла влажность воздуха была колоссальной. Это позволяло флоре держать микроскопические поры на листьях, устьица, открытыми круглые сутки. Но повышенная влажность, как я и писал выше, легко поддерживается обычными парниками, да и углерод продвинутые фермеры тоже научились туда подавать.
Но вот что трудно даже близко воссоздать в стандартном хозяйстве, так это плотность тогдашней атмосферы. Согласно геохимическим исследованиям тех самых газовых пузырьков в янтаре, атмосферное давление в мезозое заметно превышало текущие показатели. В условиях повышенного давления транспорт питательных жидкостей по внутренним сосудам от корней к самой высокой верхушке ускоряется в разы. Обычный травянистый куст томата в такой палео-капсуле просто не успеет вовремя остановиться, пропустит момент привычного одревеснения стебля и продолжит раздуваться в размерах, превращаясь в огромного многолетнего исполина.
Опыты в барокамерах. Почему овощи до сих пор не выросли с дом
Кстати, в научных лабораториях уже пробовали проводить подобные точечные эксперименты, помещая образцы в барокамеры с повышенным давлением и избытком углекислого газа. Результаты на первый взгляд получились не самыми впечатляющими, овощи не выросли до размеров здания за пару недель. Но если внимательно вчитаться в условия этих опытов, причина скромного успеха становится очевидной. Все эти исследования были слишком короткими и узкими, их проводили ради чистой теории в течение всего одного лабораторного сезона. Чтобы запустить истинный доисторический гигантизм, нужен постоянный промышленный поток и время. В палео-среде куст должен развиваться годами без зимней спячки, постепенно накапливая массу, чего в маленьких барокамерах ученые просто не проверяли.
Как природа защищает гигантов от разрушения
Часто можно услышать сомнение: если плод или стебель станет огромным, он ведь просто сломается под собственным весом или превратится в водянистый мешок. Но эволюционная биомеханика полностью снимает этот вопрос. При избытке углерода растительный организм не просто раздувается водой, как на стероидах, он пропорционально и очень качественно укрепляет свои механические ткани. Клетки становятся плотнее, стенки проводящих сосудов толще, а внутренние волокна жестче. Растение само строит свой мощный каркас, ведь у него нет дефицита кирпичиков для этой стройки.
Древние хвощи и плауны достигали тридцати метров в высоту вовсе не потому, что обладали какими-то фантастическими генами. Они имели ту же базовую клеточную структуру, что и нынешние скромные сорняки, но внешняя богатая среда позволяла им полностью раскрыть физический потенциал. Современная тыква, капуста или арбуз обладают колоссальной генетической пластичностью. Если полностью убрать лимитирующие факторы в виде холода, засухи и нехватки углекислого газа, один куст легко займет площадь целого дачного участка, а гигантские плоды придется собирать с помощью строительной техники.
Перспективы промышленного палео-выращивания
Фактически перед нами лежит готовая, научно обоснованная технологическая модель для агрокомплексов нового типа. Создание автоматизированных герметичных палео-камер с контролируемым давлением, высокой влажностью и четырехкратным избытком углекислого газа способно совершить переворот в пищевой индустрии и решить проблему дефицита продуктов. Это чистая физика, химия и физиология, подтвержденная миллионами лет успешной истории нашей планеты. Овощи колоссальных размеров не являются мифом, это наше забытое прошлое, которое мы способны воссоздать в лаборатории уже сегодня.
Источники:
Takeuchi, Y., Ankei, H., Chiba, K. Plant growth and metabolic responses under hyperbaric conditions. Journal of Plant Research, 2004. Серия лабораторных экспериментов по изучению фитосинтеза и роста высших растений в специальных барокамерах под избыточным давлением и при контролируемой дозировке газов.
Beerling, D. J., Woodward, F. I. Vegetation and the Terrestrial Carbon Cycle: Modelling the First 400 Million Years. Cambridge University Press, 2001. Академический труд, детально описывающий механизмы растительного гигантизма под воздействием избыточного углерода и глобального парникового эффекта.
Berner, R. A. GEOCARB III: A revised model of atmospheric CO2 over Phanerozoic time. American Journal of Science, 2001. Фундаментальное исследование палеоклимата, содержащее расчеты концентрации углекислого газа в мезозойскую эру на уровне 1500–2000 ppm.
Kimball, B. A. Carbon dioxide and agricultural yield: An assemblage and analysis of 430 prior observations. Agronomy Journal, 1983. Масштабный мета-анализ влияния углекислого газа на закрытый грунт, доказывающий резкое ускорение метаболизма и увеличение биомассы растений при росте уровня CO2.
Landis, G. P., Sneath, P. H. Analysis of gas bubbles in fossil amber. Science, 1988. Публикация результатов анализа состава и повышенной плотности доисторического воздуха на основе газовых пузырьков, законсервированных в древнем янтаре.
Lüthi, D., Le Floch, M., Bereiter, B., et al. High-resolution carbon dioxide concentration record 650,000–800,000 years before present. Nature, 2008. Официальное исследование ледяных кернов Антарктиды, зафиксировавшее точные исторические колебания состава атмосферы и подтверждающее надежность метода анализа запертых пузырьков газа.