Механика в биологии

.

.

Предисловие

Константин Эдуардович Циолковский великий Советский учёный изобретатель самоучка (1857 – 1935г.). Часть жизни Константин Эдуардович отдал точным наукам, часть космографии, или изучению вселенной, часть наукам историческим и социалистическим, часть и весьма значительную – изобретениям.

Мысли, записанные учёным: «С тех пор, как я сознаю себя меня мучает желание не прожить без пользы для людей. Разумеется, каждый делает своё маленькое дело и тем уже полезен и необходим. И я таким делом не пренебрегал, будучи непрерывно 40 лет учителем. Но не всякий удовлетворится крохотными делами. Если есть сила, охота, желание и вера в себе, в возможность большего, то человек становится мучеником идеи до гробовой доски» …

«Я не говорю, что я не ошибаюсь. Мне кажется, что я прав. И всё же в моих мыслях нет ничего нецензурного. Я во всём мире признан основателем теории реактивных приборов.

Я изобрёл дирижабль, который в СССР признан лучшей системой.

Я первый дал теорию аэроплана.

Я произвёл множество опытов по сопротивлению воздуха. Перечислять всего не могу, многое ещё и не признано. Что же сделали мои судьи, чтобы иметь право запрещать мне свободно выражать свои мысли!» …………

***

Во вселенной господствовал господствует и будет господствовать разум и высшие общественные организации. Разум есть то, что ведёт к вечному благосостоянию каждого атома, разум есть высший или истинный эгоизм. («Монизм Вселенной») К.Э.Циолковский.

***

Овладев самостоятельно точными науками, вооружившись этими знаниями, К.Э.Циолковский с помощью своего гениального ума, выразил обще человечным понятным и доступным языком свои мысли в трудах. Мысли учёного ничто иное, как голос разума.

.

Содержание

1. Деятели жизни

2. Где началась жизнь

3. В каких частях земной поверхности прежде всего началась жизнь

4. Химическое соединение, умирающие без потомства

5. Жизнь есть сложная кристаллизация в соединении с механическим, физическим и химическими процессами

6. Борьба за солнце и место

7. В первой стадии развития комочек шарообразен очень мал, виден в ультрамикроскоп в виде точки, но содержит миллионы атомов

8. Главные формы существ больших размеров, тело остаётся шарообразным при росте (формулы)

9. Организм распространяется в длину и ширину

10. Тело растёт в длину. Листообразные и нитевидные организмы побеждают

11. Конкурс между плоскими и нитевидными существами. Начало животно – растений. Преобладает тонкая искривлённая поверхность, могущая захватывать и переваривать иные существа. Потеря хлорофилла и превращение в чисто животные существа

12. Глубина жизни организмов в воде

13. Вычисления относительно скорости роста организмов. Приращение массы и поверхности

14. Размножение почкованием

15. Значение питания. Половое размножение

16. Первобытное питание, дыхание, кровообращение, движение, отзывчивость и чувствительность

17. Возникновение механизмов

18. Значение формы

19. Значение разнородности веществ в теле и химических реакций в нём

20. Значение поступательного движения тела и его ресничек

21. Значение упругости и растяжимости частей организма на самостоятельное движение

22. Солнечная энергия была первым двигателем существ. Законы движения существа в воздухе и в жидкости. Принимается преобладание трения

23. Другие данные приводят к тем же выводам

24. Таблица трения и поправка в скорости

25. Скорость крупных растительных организмов, величиной и формой как птицы. Она не может конкурировать со скоростью животных

26. Ускоренное движение в безвоздушном пространстве при опоре. Скорость

27. Ускорение и давление

28. Длина пути

29. Движение организма беспорядочное

30. Стремление к темноте

31. Стремление к свету

32. Взаимное преследование существ

33. Преимущество большой скорости движения

34. Усложнение строения тела, органы питания и дыхания

35. Изменение направления движения. Влияние формы, света, присутствия других организмов, неравенства в работе волосков

.

.МЕХАНИКА В БИОЛОГИИ.

1. Деятели жизни ▲

Смеси разных веществ на планетах, движения этой смеси, её изменения, перемены температур, деятельность лучистой энергии разного рода, состава и напряжённости – породили химически сложные вещества.

Сначала появились более простые соединения, называемые неорганическими, затем усложнялись всё более и более. Дело дошло до органических соединений, сложнейшие из которых дали живую материю.

2. Где началась жизнь? ▲

На пылающих солнцах едва ли было место для жизни, так как одна и таже очень высокая температура и однообразие условий не могли способствовать сложности и образованию бесконечно – разнообразных комбинаций веществ. Бурные движения материи на солнцах также должны были разрушать нежные зачатки жизни.

Также и однообразие температур, условий и малая подвижность твёрдых или полутвёрдых тел не могли родить жизни и в глубине накаленных и остывших планет. На очень малых планетах и небесных камнях трудно вообразить себе начало жизни, так как небольшие небесные тела своим слабым тяготением не могли удержать газов и жидкостей, способствующих своей подвижностью образованию сложных соединений. Кроме того, там не было достаточного разнообразия веществ. Туда жизнь скорее могла быть занесена с больших планет и удерживаться там искусственно. В свободном от материи эфире, хотя и проницаемом солнечными лучами, нет материала для возникновения жизни. Там только образуется самая простая материя планетарные туманности, дающая начало небесным телам.

Напротив, на поверхности значительной или средней величины планет, между «небом и землёй», там, где скапливаются жидкости, газы и всевозможные растворы, там, где наибольшее разнообразие температур, световой энергии и движения – там более всего шансов для возникновения сложной материи и начала жизни.

3. В каких частях земной поверхности прежде всего началась жизнь ▲

Обратимся к земле. Где раньше на ней зародилась сложная материя, там раньше началась и жизнь.

На поверхности океанов и больших морей сильное волнение, солёность воды, однообразие температур не особенно способствовали зарождению жизни. Солёность сначала была слаба, но тогда и высокая температура вод мешала образованию жизни. В самом деле давление парообразных океанов было не менее 300-400 атмосфер, что соответствует температуре в 400 – 500⁰С. В глубине морей образованию жизни мешала темнота, однообразие растворов, покой и постоянная температура. Возникновению сложных веществ в воздухе препятствовали сильные ветры, которые развевали новые комбинации, разрушали их. В воздухе и не было достаточно разнообразия в материалах твёрдые и жидкие тела падали (с гор и в виде дождей), но пыль осаждалась, но не растворялась в атмосфере.

Тяжесть на поверхности почвы, или на дне воздушного океана, также разрушала первые нежные создания.

В реках и озёрах условия были лучше. Ещё лучше они были в мелководных, небольших пресноводных вместилищах, защищённых горами или хоть небольшими возвышениями. Там не было разрушительных сил бури и течений, сила тяжести тел, погружённых в жидкости, почти уничтожалась, было большое разнообразие температур, освещения и достаточно материалов в растворах (они приносились с гор ручьями и реками).

Разнообразие условий полезно только до известной степени. Чрезмерное изменение температур, силы света, движения – прерывало или уничтожало творческую работу природы. Для возникновения первых проявлений жизни нужна была очень ограниченная разность в напряжении деятелей всякого рода. Поэтому тропический климат земли наиболее способствовал образованию сложных соединений, их некоторому сохранению и началу жизни. Действительно, там не было резких колебаний температур, так как времена года были незаметны, суточные же колебания тепла незначительны, особенно в воде. Потом уже жизнь, совершенствуясь, из этих тихих уголков земли распространилась в реки, в моря, океаны; оттуда вышла на берега, разошлась по суше, поднялась на горы, спустилась на морское дно, дошла до полюсов и … поднимается в небеса, в эфирные пространства…

Итак, тропический климат, мелководные довольно обширные бассейны с пресной водой, защищённой возвышениями от бурь, были наиболее благоприятным местом проявления начал жизни не только на земле, но и на других подобных планетах. Столь же возможно и начало жизни на планетах особенно если наклон оси к эклиптике близок к прямому углу. Тогда не будет времён года. Между тем планета сначала была горяча, в основном на экваторе. На полюсах было свежее и поэтому там могла начаться жизнь прежде всего. Для планет же наклонных, холодная зима могла препятствовать зачатию жизни в полярных областях. Правда огромное количество углекислого газа в воздухе делало и полярные зимы тёплыми.

4. Химическое соединение, умирающие без потомства ▲

В смеси веществ, растворённых в воде, в смеси щелочей, кислот, металлов, газов, солей – проникали солнечные лучи и образовывали новые химические соединения. Эти, комбинируясь, давали ещё более сложные. Соединения, растворимые в воде, ничего не могли дать определённого, так как в большой массе бассейна они расходились и рассеивались. Должны получится малорастворимые соединения (коллоиды). Они образовывали обособленную массу вещества. Этот комок, при однообразии благоприятных условий, рос, но условия могли изменится, сделаться неблагоприятными, рост останавливался, вещество разрушалось или распадалось. Так возникали комочки сложной не растворимой материи, разного химического состава, разной величины и свойств, первые растительные организмы, умирающие без потомства, снова возникающие и снова погибающие. Они возникали очень редко, так как не часто комбинировались подходящие для этого условия. Сущность роста коллоида заключается в следующем: в коллоид проникали растворы из вне (кристаллоиды) в силу осмоса. Потом они преобразовывались в коллоиды или вообще в более сложные вещества, которые ими удерживались в организме или уходили из него медленнее, чем приходили кристаллоиды. Получалось усложнение вещества.

5. Жизнь есть сложная кристаллизация в соединении с механическим, физическим и химическими процессами ▲

Рост новообразованных соединений был подобен явлениям кристаллизации. Посмотрите, какие разнообразные кристаллы образуют самые элементарные неорганические вещества. Посмотрите, как кристаллы эти, комбинируясь, дают поразительно причудливые и красивые формы! В мороз мы видим их на наших окнах. В растворах кристаллизация даёт подобие деревьев, трав, кустарников. (Сатурново дерево от кристаллизации свинца). Даже одно и тоже вещество, например, вода даёт, при кристаллизации, бесчисленное множество красивых и разнообразных форм. Все видели форму увеличенных в микроскоп снежинок. Как же должны быть чудесны формы сложных химически тел, при их образовании в жидкости!! Я думаю, что все растения и животные суть только проявления сложной кристаллизации разнообразных невообразимо сложных веществ, сопровождаемые механическими, физическими и химическими процессами. (Результатом которых являются так называемые психические или душевные явления).

6. Борьба за солнце и место ▲

В ограниченном бассейне возникали сложные вещества, силами химизма, кристаллизации и солнечных лучей они постепенно увеличивались в росте. Одни из них увеличивались равномерно во всех трёх направлениях и были приблизительно шарообразны, другие – увеличивались в длину и ширину и были вроде листа, третьи – только удлинялись и имели вид червей или лент, четвёртые, увеличиваясь разрывались на части, на комочки и давали один и тот же малый размер, одну и ту же форму существ себе подобных. Наконец, могли быть неправильно разраставшиеся во все стороны организмы более или менее сложного вида (как снежинки или кристальные друзы). Разрыв мог происходить силами кристаллизации или механически, например – волнением воды. Разрывом, впрочем, должны кончить все формы при возрастании. Только комообразные формы разрывались позднее других. Всего легче разрывались нитеподобные и плоские, очень тонкие организмы. Какие же из всех этих существ или форм имели преимущество? Какие прежде заполоняли бассейн, заслоняли солнечный свет, поглощали растворённые в бассейне вещества и отнимали возможность жизни у прочих?

7. В первой стадии развития комочек шарообразен, очень мал, виден в ультрамикроскоп в виде точки, но содержит миллионы атомов ▲

В первой стадии развития, когда комочек органической материи мал и почти прозрачен, действие солнечных лучей пропорционально массе тела независимо от его формы. Так как очень маленький комочек, лучи света проницают насквозь. В самом деле, хотя, как будто, действие света пропорционально поверхности (вернее проекции) организма, но это только при непрозрачности его. В противном случае, только малая часть энергии солнца задерживается существом, именно пропорциональная его массе. Поэтому в начале развития, никакая форма не имеет преимущества в следствии её малости. Пожалуй, даже наиболее выгодная форма будет шарообразной. Комочки не могут быть очень малы, так как сложная молекула должна содержать миллионы атомов определённым образом соединённых. Если допустить миллион атомов, каждый из которых занимает протяжение 0,4 микромикрона, то диаметр сложной молекулы будет равен 40 микромикронам: величина, едва видимая в ультрамикроскопе в виде точки: формы её разглядеть невозможно. Как известно есть ещё меньше организмы невидимые и ультрамикроскопом.

8. Главные формы существ больших размеров, тело остаётся шарообразным при росте (формулы) ▲

При дальнейшем развитии форма может уклонятся от шарообразной, как мы говорим, она может, возрастая в объёме оставаться шаром, может расти в лист, в нить или принимать другие виды. Рассмотрим три главных случая.

Тело остаётся шарообразным радиуса (R). Приняв плотность организма в воде за единицу, объём или массу (M) его выразим: M=$\frac{4}{3}$π × $R^3$. Площадь ( ${\pi }_{р}$ ) проекции тела на плоскость перпендикулярную к солнечным лучам будет: ${\pi }_{р}$= π$\times R^2$. Начиная с более значительных размеров (когда организм не прозрачен и все падающие лучи задерживаются, причём определённая часть их идёт на рост), эта площадь имеет важное значение, так как приращение массы тела будет пропорционально этой площади. Выразим это так. d m = k ×${\pi }_{р}$ × d B, где (k) есть приращение массы организма при единице площади проекции в единицу времени (B), а (d) есть знак дифференциала.

Из этих уравнений получим: dm = k ×${\pi }_{р}$× dB = k × π × $R^2$ d B = 4 π$\times R^2\times dR.$ Отсюда, сокращая, найдём k × dB = 4 d R. Интегрируя получим: k × B = 4R + постоянное.

Положим для простоты, что при В = 0; R = 0, т.е. начало времени пусть совпадает с зарождением; тогда постоянное равно нулю. Следовательно, R = $\frac{k}{4}$ × B. Итак, радиус (или диаметр, поперечник) шара растёт пропорционально времени. Заслоняющая солнце проекция организма будет: ${\pi }_{р}=\pi$ × $R^2$ = π × $\frac{k^2}{16}$ × $B^2$. Значит она пропорциональна квадрату истекшего времени. Например, если время увеличится в 10 раз, то активная поверхность, заслоняющая свет другим организмам, возрастёт в 100 раз.

9. Организм распространяется в длину и ширину  ▲

Рассмотрим листообразный (кружок), ради простоты, цилиндрический организм постоянной толщины (t) и переменного радиуса (R). Принимая те же обозначения и производя те же действия, получим формулы. M = π × $R^2$ × t; ${\pi }_{р}$ = π$R^2$; dm = k × ${\pi }_{р}$ × d B = k π×$R^2$d B = 2 π R × t × d R.

Отсюда: k × R ×d B = 2 t d R или $\frac{k}{2t}$ d B = $\frac{dR}{R}$.

Интегрируя, найдём, $\int \frac{k}{2t}$ × d B = $\int \frac{dR}{R}$ ; или $\frac{k}{2t}$ × B = $L_n$ (R) + постоянное. Если будем считать время с того момента, когда ($R_1$) близко к (t) и равняется $\left(R\right)$, то постоянное = — $L_n$ ($R_1$) и следовательно $\frac{k}{2t}$ × B = $L_n$ ($\frac{R}{R_1}$), откуда R = $R_1$ $e^{\frac{k}{2t}\times B}$. Тут (e) есть основание неперовых логарифмов. Заслоняющая свет проекция будет: ${\pi }_{р}$ = π$R^2$ = π$\times R_1^2$× $e^{\frac{k}{2t}\times B}$, значит эта поверхность возрастает чрезвычайно быстро с увеличением времени – гораздо быстрее, чем комовая. Вот примерные ряды возрастания поверхностей шара и круглого листа.

Когда, например, время увеличивается в 10 раз, то для шара проекция поглощения возрастает в 1000 раз, а для листа в 10 биллионов раз, т.е. в 10 миллионов раз сильнее. Когда комок, например, заслонит 1 кв. сантиметр, лист заслонит 10 миллион кв. сантиметров, или тысячу кв. метров. С дальнейшим течением времени сравнительная шарообразная поверхность обращается в ноль и совершенно поглощается листом.

.

10. Тело растёт в длину. Листообразные и нитевидные организмы побеждают ▲

Обратимся к нитевидной цилиндрической водоросли, длинной в (D) и толщиною в (2R). Толщину будем считать постоянной, а длину (D) переменной.

Опять получим уравнения: ${\pi }_{р}$ = 2×R×D; M = π$\times R^2\times$D; d M = ${\pi }_{р}$ × k × d B = 2k × R × D × d B = π$R^2$ × d D; 2k × D × dB = πRdD; $\frac{dD}{D}$ = $\frac{2k}{\pi R}$ × d B; $\int \frac{dD}{D}$ = $\int \frac{2k}{\pi R}$ × d B; $L_n$ (D) + постоянное = $\frac{2k}{\pi R}$ × B; опять примем начало времени с длины (D) близкой к (2R). Тогда постоянное будет равно — $L_n$ ($D_1)$ и D = $D_1$ $e^{\frac{2k}{\pi R}\times B}$ Заслоняющая поверхность будет:

πR = 2RD = 2R × $D_1$ ×$e^{\frac{2k}{\pi R}\times B}$.   Значит она возрастает в такой же степени, как и листовая.

Итак, вещества и соединения, способные распространятся в плоскость или в длину, должны взять несомненный перевес над теми, которые распространяются в трёх направлениях. Тут надо сделать поправку. Если имеем дело с листом или нитью, то прирост только при небольшой величине организма или сложном его устройстве может быть пропорционален проекции. В противном случае, для листа, он пропорционален периметру, а для нити – постоянен. Тут энергия лучей идёт на размножение. Но это такое же имеет значение, как увеличение поверхности.

11. Конкурс между листовой и нитевидными существами. Начало животно – растений. Преобладает тонкая искривлённая поверхность, могущая захватывать и переваривать иные существа. Потеря хлорофилла и превращение в чисто животные существа ▲

Оба эти вида, становясь случайно вдоль лучей солнца, теряют всю активность солнечного света. Но эта потеря в среднем, при случайном поворачивании, уменьшает их преимущество только раза в два не более; вернее в $\sqrt{2=1.41}$ и, следовательно, почти никакого значения в сравнении с шаровой поверхностью не имеют.

Листовые и нитевидные организмы, разрывающиеся внутренними силами кристаллизации или внешними силами на круговые комочки, имеют некоторое преимущество, так как случайное их положение в том или другом направлении уже не будет иметь влияния на сумму поглощённого света. Мы говорили, что формулы оправдываются для нитевидных и плоских организмов только при ограниченном размере, между тем, как при разрыве, они оправдываются, вполне отсюда ясно громадное преимущество разрыва. Кроме того, это будет одним из видов размножения (делением).

Сложная форма поверхности организма, например в виде полого шара или полой груши с отверстиями может служить вершей, ловушкой, или рыболовным капканом, в который будут попадать меньшие организмы и служить материалом питания для поглотителей.

Так мог зародится мир животно – растений, питающийся одновременно поглощением живых существ и действием солнца. Помимо особой формы, поверхностные, или листообразные существа должны обладать и особыми пищеварительными способностями. Хотя кривая поверхность организма была менее производительна в отношении поглощения света, чем плоская, потому что была толще, крепче, массивнее, делала загибы, скрывающиеся в тени, но за то получала большое подспорье в готовой энергии иных существ. Эта побочная энергия могла превзойти солнечную. Такие существа могли даже специализироваться и потерять свой хлорофилл и способность усвоения солнечной энергии.

Итак, получилось четыре рода существ: нитеобразные делящиеся на нити, или комочки, плоские, делящиеся на листочки или также на комочки, поверхностные кривой сложной формы не потерявшие хлорофилл и приспособленные для поглощения живых существ, наконец такие же, более совершенной формы, потерявшие способность усваивать солнечную энергию. Сложные организмы также делились и принимали форму родителей. Дети повторялись в родителей поневоле, так как составляли только часть его. Бесконечное удлинение или расширение не могло сохранить целесообразную форму и поэтому было невыгодно. Сохранение же подобия при непрерывном возрастании во всех трёх направлениях невыгодно было в отношении поглощения энергии света. Поэтому неизбежна была делимость, так как избыток нарастающего материала некуда было девать, кроме как на отделение его от основного тела.

12.Глубина жизни организмов в воде ▲

Организмы, падающие на дно бассейна или живущие в глубине, теряли в солнечной энергии. Они также заслонялись организмами поверхностными. Поэтому переживают и поглощают, т.е. лучше получаются организмы, удельный вес которых чуть – чуть меньше воды. Даже существа, не имеющие хлорофилла, чтобы питаться и поглощать живое, в начале должны обладать теми же свойствами – всплывать на поверхности. Только потом, когда образовалось множество существ без хлорофилла, жизнь могла опустится ниже. Впрочем, существа могли жить и питаться смертными останками существ даже в глубине воды и при отсутствии света. Так, что существа, поглощающие одновременно развивались как на поверхности, так и в глубине вод.

13. Вычисления относительно скорости роста организмов. Приращение массы и поверхности ▲

Формулы 8,9 и 10 параграфа дадут возможность вычислить в зависимости от времени размер организма, поглощающую поверхность и прирост массы. Вот эти формулы. Для сплошного шара найдём: $D_M$ = 2R = $\frac{K}{2}$ B; ${\pi }_r$ = π$\frac{k^2}{16}$ × $B^2$; M = $\frac{4}{3}$ × π × $R^3$ или исключая отсюда (R), найдём M = $\frac{\pi }{48}$ $K^3$ × $B^3$. Мы нашли зависимость размера ($D_M$), проекции и массы шара от времени.

Для диска (круглого листа): $D_M$ = 2R = 2$R_1$ × $e^{\frac{k}{2t}\times B}$; ${\pi }_r$ = $\pi$ $R_1^2$ × $e^{\frac{k}{2t}\times B}$; M = $\pi$ $R_{}^2$ × M, откуда выключая (R), получим; M = π × T × $R_1^2$ × $e^{\frac{k}{t}\times B}$   

Наконец, для нитевидного организма: D = $D_1{e}^{\frac{2k}{\pi R}\times B}$; ${\pi }_r$ = 2R × $D_1\times e^{\frac{2k}{\pi R}\times B}$; M = π × $R_{}^2$ × D; выключая отсюда (D), найдём M = π × $R_{}^2$ × $D_1$ × $e^{\frac{2k}{\pi R}\times B}$

Во всех этих формулах надо знать коэффициент (k), т.е. прирост массы, при единице освещённой солнцем нормальной к лучам площади, в единицу времени. Из моих таблиц видно («Богатства вселенной»), что при идеальной утилизации солнечных лучей накапливается в сутки картофельный слой толщиной в 0,043 метра, при плотности в единицу. Отсюда видно, что идеальная величина (k), для консистенции картофеля (теплопроизводительность равна 1000 калорий), составляет в сутки 4,3 грамма – конечно, для поверхности в 1 кв. сантиметр. Это составит 16 тонн картофеля в год на квадратный метр. Получим же на деле около 100 пудов (более 1600 кг), или 10 тонн на гектар, а на 1 кв. метр только 1 килограмм или в 16000 раз меньше, чем в идеальном случае. В среднем шарообразность и вращение земли, поглощение лучей атмосферой, облачность уменьшают идеальный коэффициент раз в 20, но оставшаяся часть чистой энергии лучей не утилизируется вполне. Утилизируется отсюда растениями не более 5% (банан). Значит коэффициент (k) мы должны уменьшить в 400 раз. Можно смело его уменьшить в тысячу раз и принять для круглого счёта равным 0,004 граммов на кв. сантиметр в сутки. Для роста шара составим таблицу:

В среднем растения земли утилизируют в 100 рас меньше, чем мы приняли и поэтому числа последней таблицы гораздо меньше. Приняв и такой малый коэффициент, найдём возрастание диаметра и массы для таких организмов поразительно быстрым.

14. Размножение почкованием ▲

Подбор должен прежде выработать организмы, растущие в толщину только до известного предела. Далее организм расширяется только в длину и ширину. Полученный листок не может быть совершенно плоским. Сложная форма образуется из загибающегося листка. Объём её должен ограничится, иначе движением воды всё равно образуются разрывы. Далее, могут образоваться от избытка накапливающегося материала, только наросты. Выгодно, что бы они отрывались, уносились течением воды или ветром и вырастали в существо, подобное растительному. Если же они не отрываются, то поверхность поглощения света, активная поверхность проекции не будет наибольшей. Отсюда начало размножению почкованием. Это уже привилегия более сложных форм, давших начало животно – растениям.

15. Значение питания. Половое размножение ▲

Питание животно – растений, а также и лишившихся хлорофилла имело двоякое значение. Во-первых, как готовый и обильный материал, усиливающий рост и размножение помимо солнца, даже в тени, уничтожающее конкурентов и отбивающее от других существ питательные вещества, место и солнечный свет – во-вторых, как оживляющее средство. Дело в том, что при размножении делением или почкованием, сложное вещество, не будучи вполне однородным и разделяясь на две части, давало начало двум существам со свойством несколько нарушенным и от чего жизненные функции были у них менее совершенны; при втором делении функции ещё более нарушались и т.д. Потомство ослаблялось, мельчало и погибало. Питание организмами было отчасти слиянием двух разнородных существ. Дополняя друг друга, они восстанавливали необходимый первоначальный состав своего тела и достигали прежней силы. Питание первых организмов друг другом было отчасти и половым актом, после которого размножение усиливалось, и ослабленная делением жизнь восстанавливалась. Вот начало размножения оплодотворением.

16.Первобытное питание, дыхание, кровообращение, движение, отзывчивость и чувствительность ▲

Маленькое тело живого существа проникалось кислородом и другими газами, растворёнными в воде и проникшими сюда из воздуха. Это было дыханием организма. Растворы твёрдых и жидких тел в воде также проникали в тело. Оно поглощало и другие существа или сливалось с ними это было питанием организма. Газы и растворы химически влияли друг на друга, разлагались и соединялись при взаимном сближении и действии лучей света, что производило рост тела. Химические и физические реакции, производя усиленное движение молекул, могли произвести и первое самостоятельное движение тела. Например, разность в густоте раствора разных частей существа и неодинаковость от этого поверхностного натяжения производит выпуклости и вогнутости в теле, изменение формы, выпячивание из тела сосулек. Таковы амёбообразные движения. Разность в составе двух существ одного вида могло притянуть их друг к другу и произвести конъюгацию. Неоднородность состава окружающей среды также вызывает в ней движения и вместе с тем движения живущих в ней существ. Получается иллюзия погони их за питательной средой или за иными существами. Химические реакции, сами по себе и под влиянием лучистой энергии, заставляют существо выделять газы и жидкости. Если они образуются не вполне равномерно во всём теле, а с одной стороны усиленнее, чем с другой, то вот уже источник его самостоятельного движения, подобного движению ракеты, или реактивного прибора.

Первоначально отзывчивость, которую часто называют чувствительностью, состояла в изменении состояния тела под влиянием механических, физических и химических причин. Она существует и для всякого простого мёртвого тела, тем более – для сложного. Например, песчинка может двигаться давлением ветра или воды, камень раскалывается от перемены температуры, замерзающей в его щелях воды и т.д.

.Все тела изменяются в размерах и форме при изменении степени тепла днём, ночью, зимой, при нагревании солнцем и т.д. По всякому телу непрерывно движется теплота, электричество, влажность, распространяются, проникают внутрь и выделяются газы и жидкости, происходит непрерывный обмен веществ. Происходят изменения в кристаллизации, происходят и химические реакции.

Как же должно всё это влиять на сложные тела – на такие сложные тела, состава которых мы совсем не знаем?! Влияние на очень сложные вещества физических почти неизвестно.

Чувствительность есть ощущение приятного и неприятного. Оно, вероятно, есть у всего живого и мёртвого и зависит от перемены в состоянии тела. В простых телах и на первых ступенях органической жизни оно так первобытно, что человек не может его себе представить. Кроме того, оно и не записывается памятью, которой нет у простого тела. Оно и не сказывается, потому что нет голоса и других способов проявления себя.

17.Возникновение механизмов ▲

Возникновение механизмов в организме зависит от его формы, числа разнородных веществ, из которых оно состоит, от свойств этих веществ и от их расположения.

Возникали они путём естественного подбора. Родители передавали почти целиком свои свойства потомству. Организм развивался из крохотной частицы очень сложной материи, может быть из одной огромной молекулы, как снежинки из молекулы воды, как сатурново дерево в реторте или ледяные узоры на окнах.

Родитель был переполнен этими молекулами и отделение одной из них (довольно крупной, вроде яичка или суммы клеточек) от тела, вызывало самостоятельное развитие её в целое существо. Как из первобытной туманности развились солнца, планеты и жизнь на них, так из крупной и сложной молекулы развивается существо, как бы совсем не похожее на зародыш. Ведь и кристалл не похож на сатурново дерево или на ледяные узоры. Необходима только среда и благоприятные условия, всё более и более усложняющие, по мере усложнения организма.

18.Значение формы ▲

Форма существа могла быть ловушкой для поглощения окружающих более мелких существ. Она могла служить источником пассивного движения, как служит парус для лодки. Колебательное движение волн и воздуха, благодаря форме, могло преобразовываться в поступательное, в ту или другую сторону в зависимости от направления тела. Большой размер мы видели, для простейших организмов невыгоден.

19.Значение разнородности веществ в теле и химических реакций ▲

Эта разнородность, например, соединение в теле лёгких тел с тяжёлыми, плотными, могла служить для получения равновесия в среде, для поднятия и опускания в ней. Положим, что в теле находится небольшой газовый пузырёк. Увеличение его объёма, вследствие выделения в его полость газов от химических процессов в теле, может служить для его поднятия в среде. Напротив, выделение этих газов путём растворения в среде и уменьшение объёма пузырька, может послужить для опускания организма в глубину или на дно.

Неоднородность в связи с формой тела могут привести его органы и само тело в поступательное движение. Объясним это. Газовый пузырёк в силу химических реакций в организме, всасывает или просто наполняется разнородными газами способными самовозгораться или химически соединятся при известном достаточном накоплении. В пузырьке накапливаются постепенно газы. Когда плотность их будет достаточна велика, и отношение восстановления благоприятно для химического соединения, происходит взрыв, от взрыва нагревание, от нагревания расщепление; пузырёк при взрыве внезапно расширяется. Затем медленно, путём диффузии, продукты взрыва рассеиваются и пузырёк медленно сжимается. Затем опять происходит накапливание взрывающих газов, взрыв их и т.д. Одним словом, совершенно автоматически, пузырёк пульсирует, бьётся как сердце. Это движение, эти толчки могут послужить к усиленному движению соков организма и их смешению. Оно может служить и для движения органов, например ресничек и всего тела. Каждый взрыв пузырька расширяет и поверхность тела. Если оно симметрично, то движение будет колебательное и тело останется на месте. Но если один конец тела тупее другого, то произойдёт перемещение преимущественно в одну сторону, где сопротивление меньше. Сжатие пузырька будет очень медленное, поэтому обратное движение будет незначительно.

Итак, пульсация вызовет перемещение тела в одном направлении, в сторону меньшего сопротивления, вследствие большей заострённости тела на одном конце. На это движение имеет влияние положение пузырька в теле, его форма, упругость тела в разных направлениях и т.д.

.Пузырёк, при своей пульсации, отодвигая свои стенки, может, конечно, служить источником движения и волосков – эти также могут содействовать движению всего тела. Собственно волосок двигается и взад и в перёд, поэтому, как будто, он подвигает тело вперёд настолько же, насколько двигает назад. Но надо помнить, что одно движение, под влиянием взрыва, быстрое и сильное, а другое медленное и слабое. Поэтому движение в одну сторону значительнее, чем в другую, так что тело в общем, получает движение поступательное.     

.

Имеет влияние на движение тело и форма волоска. Если, например, поперечный разрез его трёхгранный, то поступательное движение может ускорится. Имеет значение и форма самого тела                

Тело, имеющее отростки в виде трубочек, или ног, наполненных жидкостью, при взрыве пузырька, получает движение конечностей, от наполнения и распрямления их жидкостью тела. Таким способом существо также может получить поступательное движение. Да и полые реснички могут двигаться таким же способом.

20. Значение поступательного движения тела и его ресничек ▲

При движении тела в среде, оно переходит от одной её части к другой и поглощает большее количество питательных веществ как органических, так и неорганических. Пассивное движение – течение, ветер не дают того же и в той же степени. В самом деле, при движении пассивном существо передвигается также, как и жидкость, так что остаётся в относительном покое, истощённая им среда окружает его по-прежнему. Потом, в глубинах, пассивное движение настолько правильно, что совсем не имеет значения для обмена веществ. Самостоятельное движение поэтому должно иметь особенное значение для существ, живущих на некоторой глубине, менее утилизирующих солнечный свет и более поглощающих окружающую жизнь. Также в покойных водах небольших озёр, защищённых возвышенностями и где всего вероятнее, зародилась первая жизнь, — значение активного движения ясно. Не так оно важно для растений, как для животно – растений.

21. Значение упругости и растяжимости частей тела на движение ▲

Способность пустых придатков растягиваться вдоль могло служить средством передвижения не только водных, но и сухопутных существ. Действительно, взрыв пузырька, наполняя и вытягивая орган в виде трубочек, заставлял двигаться тело взад и вперёд. Если же нога имела косые зубчики или волоски, то действовал только взрыв пузырька, подвигая тело вперёд. Обратное его сжатие приводило в движение лишь ногу. Также могло получить движение и всё тело без членов, подвигаясь при взрыве вперёд и противясь косвенно поставленными волосками обратному движению. Пузырьков в теле могло быть несколько, даже множество невидимых и в микроскоп. Расширяясь, они увеличивали объём жидкости внутри тела и тем приводили его части в разное ритмическое движение, которое превращалось в поступательное и разное другое, в зависимости от тех мешков куда вступала жидкость. Подобие клапанов в полостях тела, превращало движение жидкости из колебательного в непрерывное круговращение. Это уже было влиянием формы.

22. Солнечная энергия была первым двигателем существ. Законы движения существа в воздухе и в жидкости. Принимается преобладание трения ▲

Часть солнечной энергии послужила для накапливания материалов в теле, другая часть шла на его движение. Как же велика максимальная сила лучей солнца? Из своей солнечной таблицы («Богатства вселенной») вижу, что на кв. метр получается в секунду работа, равная 214 килограмметрам на кв. сантиметр, освещённый нормальными лучами солнца поверхности, эта работа составит 2140 грамма – сантиметров в ту же секунду.

Рассмотрим небольшие тела, движущиеся в воде. Сопротивление среды тут мало зависит от формы существа, так как преобладает трение, которое, приблизительно пропорционально поверхности тела. Мы всё же возьмём тело в виде эллипсоида вращения. Его сопротивление не меньше $\frac{{\pi }^2}{2}$ × r × d × $k_m$ × $c^2$, где (r) радиус среднего поперечного сечения тела, (d) длинна его, ( c ) скорость и ($k_m)$ коэффициент сопротивления трения или величина трения одной половины кв. сантиметра, при секундной скорости в 1 сантиметр. Работа этого движения в секунду составит $\frac{{\pi }^2}{2}$ × r × d × $k_n$ × $c^3$. Максимальная же работа лучей даёт $k_{сэ}$ × $\frac{\pi }{2}$ × r × d, где ($k_{сэ})$ есть коэффициент солнечной энергии, а ($\frac{\pi }{2}$ × r × d) площадь наибольшей проекции тела. Неизвестно какая часть солнечной энергии может превращаться в кинетическую. Это зависит и от состояния атмосферы, и от совершенства двигательного механизма, и от химизма и т.д.

Мы положим, что утилизируется некоторая часть (ч) например тысячная, сотая. Тогда (ч) обозначает 1000 и 100. Теперь можем написать уравнение. $\frac{{\pi }^2}{2}$ × r × d × k × $c^3$ = $\frac{k_{сэ}}{ч}$ × $\frac{\pi }{2}$ × r × d. Сокращая, найдём: π × $k_m{c}^3$ = $\frac{k_{сэ}}{ч}$.

Отсюда: c = $\sqrt[3]{3k_{сэ}:\pi \times k_m\times ч}$     

Из формулы видим, что скорость движения существа не зависит от его размеров (d × r), а только от коэффициента сопротивления трению, от солнечной энергии и от утилизации последней существом. Коэффициент трения в воздухе, для движения в нём уравновешенных или невесомых тел, можно вычислять на основании моих опытов, описанных в моём сочинении «Аэростат и Аэроплан» (параграф 715). Для секундной скорости около 1 метра и длинны тела в 2 сантиметра коэффициент трения вычислим равным 2 × ${10}^{-8}$ грамм на кв. сантиметр при скорости в 1 сантиметр.

Для более коротких тел трение больше, также для скорости меньше метра оно тоже будет больше. Одним словом, мы даём приблизительное число; ($k_{сэ})$ равен 2140. Далее положим: ч = 1000, π = 3,14. Тогда, согласно последней формуле, вычислим: c = 324 сантиметра. Трение в воде раз в 800 больше; следовательно, по формуле, скорость движения в воде будет в 9 раз меньше, т.е. составит 36 сантиметров в секунду.

23. Другие данные приводят к тем же выводам ▲

Сопротивление воздушной среды, по моей таблице в «Воздушном транспорте» будет:

π$\times r^2$ × $k_c$ × $c^2:\frac{d}{r}$ Тут тоже принимается, что сопротивление пропорционально длине тела (или поверхности) и квадрату скорости. Работа будет:

π$r^2$ × $k_c{c}^3:\frac{d}{r}$  

Теперь приравняем эту работу работе солнечной энергии.

Получим:

π$r^2$ × $k_c$ $c^3:\frac{d}{r}$  = $\frac{k_{сэ}}{ч}$ $\frac{\pi }{2}$r × d.

Сокращая, найдём:

$k_c\times$ $c^3$ = $\frac{k_{сэ}}{2ч}$, откуда:

с = $\sqrt[3]{3k_{сэ}}$: (2$k_c$ч)

Тут $k_c$ = 86 ×${10}^{-8}$, ч = 1000, $k_{сэ}$ = 2140

По этим данным вычислим: с = 230 сантиметров. Для движения в воде, найдём 25 сантиметров. Тысячная доля утилизируется химическим процессом. Из этой доли несовершенный механизм существа утилизирует тоже весьма малую долю. Если мускулы высших существ утилизируют 1/6, то эти гораздо меньшую. Если бы они утилизировали тысячную долю химической энергии, то скорость движения уменьшилась бы против вычисленной в 10 раз, т.е. была бы от 32 до 23 сантиметров в секунду в воздухе и от 3,6 до 2,5 сантиметров в воде. И это чересчур много для микроскопических существ. Тут нужно принять в расчёт ещё громадное трение. Для микроскопических существ сопротивление пропорционально диаметру и скорости, а не квадрату их: поэтому она очень велика и скорость будет очень маленькая.

24.Таблица трения и поправка в скорости ▲

Кривые, построенные на основании моих опытов и таблиц, дают незначительное увеличение коэффициента трения с укорачиванием поверхности. Так при длине в 2 см, 1 см, 5 мм, $2\frac{1}{2}$ мм, 1$\frac{1}{4}$ мм коэффициент трения: 2,3,4,5,10.

Если бы дело пошло так дальше, то получили бы для длин в: $\frac{1}{2}$ мм, $\frac{1}{4}$ мм, $\frac{1}{8}$ мм, $\frac{1}{16}$ такое трение: 20, 40, 80, 100.

Т.е. при размерах в десятые доли миллиметра коэффициент сопротивления увеличивается сравнительно с принятым в 50 раз, скорость же от этого уменьшается всего в 3 – 4 раза, т.е. будет от 8 до 5 сантиметров в воздухе и от 8 до 5 мм в воде. И это много. Так зооспоры проходят 1 см в минуту, т.е. двигаются в 200 раз медленнее. Отсюда видно, как несовершенны механизмы движения микроскопических существ. Впрочем, для крайне малых организмов трение ещё много больше и скорость ещё должно уменьшить в раза два. Вычислить скорости малых существ, когда сопротивление пропорционально первой степени размеров и скорости.

25. Скорость крупных растительных организмов, величиной и формой, как птицы. Она не может конкурировать со скоростью животных ▲

Вообразим растительные существа, с механизмами движения – более крупные: длинной в несколько метров, а толщиной в несколько дециметров. Допустим и размеры их и форму, близкую к размерам и формам птиц или такой же величины рыб. Определим скорость их движения в воздухе и воде. Здесь трение играет меньшую роль. Сопротивление продолговатого тела будет меньше сопротивления поперечной проекции тела раз в 10 – 25. Это число, или утилизацию формы, в отношении сопротивления, обозначим через (${у}_{ф}$).

.Сопротивление тела будет:

$\pi P^2\times k_C\times C^2:$ ${у}_{ф}$, а работа в секунду $\pi P^2\times k_C{C}^3:$ ${у}_{ф}$. Приравняв эту работу к секундной энергии солнечных лучей, падающих на боковую поверхность, перпендикулярно расположенного к лучам тела, найдём (22);  $\pi \times P^2\times k_C{\times C}^3:$ ${у}_{ф}$ = $\frac{{к}_{сэ}}{ч}$ × $\frac{\pi }{2}$ р × d.

Положим, что тело, имеющее приблизительно вид эллипсоида вращения, всегда подобно самому себе; пусть продолговатость (${\pi }_{р})$ или отношение длинны тела к ширине, постоянно и равно $\frac{d}{2p}=$ ${\pi }_{р}$. Выключив теперь (d), сократив и определив (с), получим

$C=\sqrt[3]{3{\pi }_{р}}$ × ${у}_{ф}$× $k_{сэ}$: ($k_{с}\times$ч). Следовательно, (с) не зависит от размеров тела, а только от солнечной постоянной ($k_{сэ})$, коэффициента сопротивления среды и утилизации (ч) солнечной энергии. Для воздуха и воды положим: ${\pi }_{р}$ = 7; ${у}_{ф}$ = 10; $k_{сэ}$ = 2140. Допустим на этот раз совершенные механизмы движения, утилизирующие 1/3 солнечной энергии, т.е. положим: ч = 3; ($k_{с})$ для воздуха положим, как прежде (23); 86 × ${10}^{-8},$ а для воды в 700 раз больше или 6 × ${10}^{-4}$. Тогда вычислим для воздуха; с = 3870 сантиметров (или около 39 метра) и для воды; с = 436 сантиметров или 4,4 метра. Но так как утилизация солнечных лучей, по крайне мере, раз в тысячу меньше, то и скорость будет, по формуле, в 10 раз меньше и для воды составит не более 44 см. Эта скорость значительно меньше скорости водных животных и поэтому растениям была мало полезна и не выработана поэтому природой. Да и потом утилизация была ещё меньше, а значит и скорость. Если положим в формуле: ч = ${10}^6$ (23 см.) а прочее по-прежнему, то вычислим скорость для воздуха в 56 см, а для воды в 6,2 см. Эта скорость ещё менее может конкурировать со скоростью животных.

26. Ускоренное движение в безвоздушном пространстве при опоре. Скорость ▲

Если бы сопротивления среды совсем не было, если бы тело имело опору и работу солнечной энергии тратило бы на своё собственно ускоренное движение, то скорость этого движения вычислили бы так.

Работа массы (М) тела, имеющего скорость (С) равна $\frac{м}{2уз}$ ×${с}^2$, где (Уз) есть ускорение земной тяжести. Энергия, получаемая телом от солнца при активной проекции (${\pi }_{р}$) тела, вовремя (В), равна

$\frac{{к}_{сэ}}{ч}$ × ${\pi }_{р}$ × В.

Уравнение будет; $\frac{м}{2уз}$×${с}^2$ = $\frac{{к}_{сэ}}{ч}$ × ${\pi }_{р}\times$В;

откуда: С = $\sqrt{2{к}_{сэ}}$ × ${\pi }_{р}$ × В × Уз: (Ч × М).

Значит скорость возрастает с течением времени; она тем больше, чем меньше масса тела и больше его проекция; она также увеличивается с совершенством механизма (Ч). Положим тут: В = 1 секунда; $\frac{{\pi }_{р}}{м}$ = 1; Ч = 3; Уз = 98; ${к}_{сэ}=2140.$ Получим: С = 374 сантиметра, или 3,74 метра. Если, при тех же условиях, время будет возрастать, то скорость возрастёт пропорционально квадратному корню из времени. Наоборот, время возрастает пропорционально квадрату скорости. Если мы желаем достигнуть скорости в 11000 метров, или в 3000 раз большей, то потребуется времени в 9000000 раз больше, т.е. 104 дня.

Мы видим из формулы, что скорость пропорциональна $\sqrt{\frac{{\pi }_{р}}{м}}$

Проекция расплющенного тела может быть очень велика в сравнении с его массой, но сложный механизм не может быть очень тонок. Поэтому есть практические пределы для величины отношения ($\frac{{\pi }_{р}}{м}$). Для кубического сантиметра тела плотности воды можно принять $\frac{{\pi }_{р}}{м}$ = 1. Но уже для куба в (р) сантиметров в ребре (р) отношение это будет в (р) раз меньше; также для всех подобных тел это отношение ($\frac{{\pi }_{р}}{м}$) обратно пропорционально размерам тела. Стало быть, скорость больших тел при одинаковых условиях, вообще, меньше скорости тел малых. Но и большое тело можно устраивать с большей проекцией, так что отношение можно принять постоянным и равным, примерно единице.

27. Ускорение и давление ▲

Переменное ускорение найдём, если дифференцируем предыдущее уравнение относительно времени. Получим: $\frac{dc}{dB}$ = $\sqrt{{к}_{сэ}}$ × ${\pi }_{р}$ × Уз: (2 × ч ×М × B) = 0,5 × С × В.

Дифференция ещё раз, относительно (В), найдём вторую производную ($\frac{d^{2}C}{d{B}^2}$) или силу давления на тело. Именно:

$\frac{d^{2}C}{d{B}^2}$ = $\sqrt{{к}_{сэ}}$ × ${\pi }_{р}$ × Уз: (8ч × М${\times В}^3$) = $\frac{С}{4\times B^2}$; т.е. сила давления ускоряющегося движения тела уменьшается пропорционально

(В × $\sqrt{В}$). Если, например, время увеличится в 9 раз, то давление уменьшается в 27 раз.

28. Длина пути ▲

Интересна и длинна пройденного пути (Р). Для определения его имеем уравнение: d Р = С × d В = $\sqrt{2{к}_{сэ}}$ × ${\pi }_{р}$ × Уз × В: (ч × М) × d В; или: Р = $\int С\times dВ$ = $\sqrt{2{к}_{сэ}}$ × ${\pi }_{р}$ × Уз: (ч × М) × $\int \sqrt{В}$ × dВ = $\sqrt{\frac{8}{9}}$ × ${к}_{сэ}\times {\pi }_{р}$× Уз × ${в}^3$: (ч м) = $\frac{2}{3}$ С × В. Положим тут условия 26 и В = 104 дня = 9 × ${10}^6$ секунд, причём скорость будет 11000 километров. Тогда вычислим Р = 67 × ${10}^{11}$ сантиметр. = 67 × ${10}^6$ километров, т.е. около 67 миллион километров. Это составит менее половины расстояния земли от солнца, или около 1/14 её пути вокруг светила. Если тело приблизится к светилу, положим в 10 раз ближе, то и относительный путь тела (для приобретения той же скорости), или число пройденных градусов будет также в 10 раз меньше.

29. Движение организма беспорядочное ▲

Мы видели, что растительный, животный и полу растительный организмы могут, при известной форме и свойстве составляющих веществ и их химизме, приобретать автоматические движения: поступательное, вращательное и смешанное. При запасе веществ в организме, это движение может продолжатся и при отсутствии солнечных лучей (например, ночью) и при отсутствии вне питательного материала. Но очевидно, оно должно быть в зависимости от температуры. Ни при очень высокой, ни при очень низкой её степени не будет химических реакций и движений. Наиболее благоприятная температура даст наисильнейшее движение. Солнечный свет, усиленное питание, благоприятная среда будут способствовать оживлённой деятельности. Напротив, при уклонении от наиболее благоприятных условий, скорость движения существа должна замедлятся и даже прекращаться. Запас питательных веществ внутри тела также ограничен и поэтому движение должно ослабевать с течением времени, если нет извне притока энергии.

Это есть простейшая зависимость всех существ от условий существования. Она имеется на всех ступенях животной и растительной лестницы.

30. Возбудимость движения от солнца или стремление к темноте. Фототропизм отрицательный ▲

Некоторые организмы могут состоять из таких веществ, влияние на которых солнечных лучей, даёт благоприятную температуру для химических реакций в теле и поэтому способствует его движению. Такие тела быстро двигаются, пока на них падают солнечные лучи и останавливаются или находятся в вялом движении, когда попадают в тень. Такие скапливаются в тёмной части бассейна, например, в тени берегов или погружаются в глубину, набиваются под камни, одним словом, во все места без яркого солнечного света. Они как бы его избегают. Происходит это чисто механически, в силу свойств вещества и их тела. Собственно, они находятся везде, но когда случайно попадают на освещённое солнцем место, то приходят в быстрое движение, которое продолжается до тех пор, пока они не попадают случайно в тень. Здесь они успокаиваются или настолько замедляют своё движение, что производят иллюзию любви своей к темноте. Существа эти будут рассеяны всюду, но их будет более всего в затенённых местах. Это свойство, как бы стремления к темноте, может быть, сначала было полезно для существ, скрывающихся от своих врагов, более крупных, солнце любящих и поглощающих мелких своих сотоварищей, или оно было спасением от чрезмерно высокой температуры, а может быть имело и другое значение, например для успешной охоты над такими же, но помельче хищниками. Как бы то не было, но это свойство закрепилось и имеет своих представителей в биологии. Наконец, свет не имел значения для хищников, как важное средство питания и поэтому мог свободно избегаться. Многие бактерии светом убиваются. Для таких также полезно избегание от света.

31. Возбудимость движения от темноты, или симпатия к свету. Фототропизм или фототаксис положительный ▲

Иные существа могли иметь противоположные свойства. У них возбуждалось усиленное движение в темноте, когда они лишались солнечного света. Это свойство могло быть полезно для существ чисто растительных, источник энергии которых солнце. Оно могло им давать температуру, не способствующую реакциям соединения, — тем химическим реакциям, которые производят накапливание взрывающихся газов, дрожание пузырьков, ресничек и движение тела. Они успокаиваются на солнце или производят тогда едва заметные движения. Напротив, когда попадают в тень, начинаются реакции соединения и усиленное поступательное, конечно, беспорядочное движение до тех пор, пока существа не попадут на свет. Тогда движение понемногу замедляется и даже останавливается. Таким образом, эти существа большую часть времени проводят на солнце, что способствует их росту и накоплению потомства. Они не терпят темноты, как бы приходят тут в беспокойство, пока не наткнутся на свет. Движение это грубо механическое, но производит впечатление любви к свету.

32. Взаимное преследование существ или охота ▲

Быстрое хотя и беспорядочное, случайное движение может сопровождаться сталкиванием существ их соединением, ради лучшего размножения или поглощения, ради питания и роста, независимо от солнечного света. Собственно питание животных и растений мало отличается по сущности друг от друга, даже в настоящее время, для более совершенных форм жизни. Действительно, как животные питаются органическими (мясо и плод) и не органическими веществами (соль, вода), так точно и растения, даже довольно примитивные, ибо почва содержит не только минеральные растворы, но и органические. Тем более это справедливо для простейших существ. В самом начале своего появления во вселенной они не только создавались солнечным светом, но и взаимно сливались, пожирали друг друга, свои соки или смертные останки, растворявшиеся в воде.

Случайное слияние организмов могло производить впечатление их взаимной охоты, преследования и пожирания.

33. Разная скорость. Преимущество большей скорости движения ▲

Механизм движения у разных существ не был на одинаковой степени совершенства. У которых он был совершеннее, те двигались с большей быстротой, чаще приходили в столкновение с иными существами, чаще их поглощали и сильнее росли на их счёт. Они также получали новый неистощимый и громадный источник энергии, который мог усилить химические процессы и скорость их движения независимо от солнечных лучей. Такие давали более многочисленное потомство и вытесняли соперников с менее совершенными способностями питания и движения. Мы видели, что величина организма чисто растительного не имеет значение для увеличения скорости движения, так как сопротивление движению в среде увеличивается во столько же раз во сколько и освещённая солнцем поверхность тела. Исключения не будут и тогда, когда тело окажется полым. Но всё же это относится к значительным не микроскопическим размерам тела. Но для питающихся своими собратьями полу растений (зоофиты) это правило не применимо. Там энергия зависит не от одного солнца, но и от поглощённого живого материала. Если это поглощение будет пропорционально объёму существа, а не его поверхности, то энергия существа и его скорость будет возрастать с размерами тела. Число поглощённых существ пропорционально будет поверхности тела и скорости движения: но раз они имеют большую скорость вследствие лучшего моторного механизма, и усиленного прироста питания, то поглощение будет пропорционально, примерно, кубу размеров тела, или его объёму. Таким образом, с увеличением размера, скорость существа будет возрастать, и оно получит преимущество, которое ещё усилит питание, приток энергии, быстроту движения и т.д.

34. Усложнение строения тела. Органы питания и дыхания ▲

Но вот беда. При значительном увеличении объёма, ослабится приток кислорода, растворённого в воде, количество которого пропорционально поверхности тела, или второй степени его размера. Между тем он должен быть обильнее, именно пропорционален количеству поглощённой пищи, или объёму тела, т.е. третьей степени его размера. Также затрудняются выделения, вообще, обмен веществ и химические реакции. Случайные изменения в сплошности тела, образование пустот, трубок, сквозных полостей в теле усилят не только питание и приток кислорода, а также и все другие процессы физические и химические. В самом деле, таким образом может увеличится полная поверхность тела и, следовательно, сила всех этих процессов будет пропорциональна не второй степени размера, а высшей. Случайные неправильности в теле, сквозные каналы и пустоты; были полезны для существ, которые, благодаря им, выделяли большую энергию, обладали большей скоростью движения, роста, питания, дыхания, размножения и таким образом вытесняли своих соперников, не имеющих этих пустот…

.Так закрепились в потомстве желудочные и дыхательные органы, которые сначала соединялись в одно целое, т.е. имели общий аппарат: один или несколько каналов. Каналы эти имели преимущество, когда для более мелких существ был в них свободный вход, но не было выхода до их переваривания в теле счастливчика. Ещё лучше, когда были приспособления для уловления проплывающих мимо мелких существ, когда каналы были сквозные с постоянно циркулирующей в них жидкостью. И вот у входных отверстий или глубже появляются реснички, непрерывно двигающиеся волоски, которые служат не только для движения тела, но и захватывают проплывающих мимо существ, двигают их в каналах вместе с водой и производят усиленные физические и химические процессы. Переварившись, пища выбрасывается через выходные отверстия, а иногда и через входные, но последние менее совершенны, так как при одном отверстии циркуляция не будет так сильна, как при двух.

35. Изменение направления движения. Влияние формы, света, присутствия других организмов, неравенства в работе волосков ▲

Когда существо, автоматически двигаясь прямолинейно или криволинейно, сталкивается с другим телом или каким-либо препятствием, то от удара отскакивает и поворачивается, что даёт возможность двигаться в другом направлении, уже без препятствий, до нового столкновения.

При асимметрии тела, или неравнобочии, также при неодинаковой с двух сторон работе ресничек, волосков или других подобных органов, движение будет криволинейное. Радиус этого движения тем меньше, или кривизна пути тем больше, чем более уклонение от симметрии и неравенства работ с боков. Правая боковая половина бьющихся пузырьков или сократительной ткани может быть независима от левой. Обе части могут действовать несогласно, в зависимости от условий среды: то одна сильнее, то другая. От этого и движение ресничек с обеих сторон будет неодинаково. Результатом будет движение то в право, то в лево. Существо двигается прямо, но вот поворачивает то направо, то налево, то кривую описывает круговую, то очень сложную. Является иллюзия воли, свободного выбора направления. Если тело имеет намёк на винтовую поверхность, то оно всё время движения поворачивается вокруг продольной горизонтальной оси, что может также служить средством для разнообразия движений в горизонтальной плоскости; но тогда это движение хоть и будет сложно, но всё же периодично.

Действие двигательных органов с боков организма может быть не одинаково, от неравного действия на них света или окружающей жидкой среды. Обыкновенно одна половина тела более подвергается действию солнечных лучей и, следовательно, с этой стороны может быть более энергичное действие волосков. Тогда организм поворачивает в обратную от света сторону до тех пор, пока действие света не уравновесится на обе половины тела. Тогда организм побежит прямо, как бы избегая света, пока не попадёт в тень. Здесь действие волосков ослабится, но будет равномернее и поэтому тело будет вилять в разные стороны, пока не выплывет к свету. Тут опять оно начнёт понемногу сворачивать и уйдёт в тень и т.д.

Если, наоборот, свет замедляет химические реакции, взрывы и действие волосков, то организм будет поворачивать к свету, как бы стремясь к нему. Существо побежит к свету, пока не встретит препятствия или не попадёт в тень. Тогда оно будет двигать особенно энергично в любом направлении и выйдет таким образом к свету. Так как тени от разных предметов, короткие и длинные, встречаются очень часто, то движение может быть очень прихотливо. Но вообще этот механизм не выгоден, так как может остановить движение существа при препятствии. Тень от облака может вывести его из этого затруднения. Впрочем, асимметрия конца тела, при ударе, всегда заставляет его поворачиваться и поэтому тело продолжает двигаться в другом направлении.

Окружающая питательная среда также может служить причиной движения в самую её гущу. Вообще растворы газов жидкостей и твёрдых тел могут отталкивать от себя организмы, а могут и притягивать. Положим, что благоприятный питательный раствор усиливает работу ресничек, и пусть они справа гуще, чем слева; тогда правая двигательная сторона будет сильнее и организм побежит от питательной среды. Но правые бьющиеся пузырьки могут приводить в действие левые волоски и обратно. При таком перекрёстном расположении органов существо будет стремится всегда в гущу питательного раствора или всякого другого, который способствует химическим процессам и, следовательно, ему полезен. Наоборот он будет убегать от всякого другого раствора, который замедляет жизненные процессы, ослабляет работу мерцательных ресничек и, следовательно, ему вреден. Если питательный раствор бежит, то организм будет его преследовать, тем энергичнее, чем будет ближе и наоборот, если вредный раствор движется, то существо будет от него убегать. Становится понятным преследование существа, распространяющего питательный продукт, другим существом, которое в нём нуждается. Если оба организма взаимно нуждаются в своих выделениях, то они сливаются, потому что идут друг другу на встречу. Но если одно из них велико, имеет поглощательные органы, то оно съедает свою жертву.

Надо ещё заметить, что иногда в микроскоп мы можем видеть простую иллюзию преследования или охоты существ. Действительно, иногда свет и другие деятели производят одно и тоже влияние на близко расположенные друг от друга существа. Тогда и движение их будет почти одинаково. Покажется, что одно преследует другое тем более, что скорости их не могут быть вполне равны.

Мы видим, что неодинаковое влияние солнечного освещения на половины организма дают ему определённое направление и поэтому он может застрять при столкновении. Покой не всегда выгоден существу и потому такой механизм не мог укоренится. Напротив, неодинаковая работа волосков от влияния окружающих растворов могло быть очень полезно существам, так как притягивало их к полезным растворам и отталкивало от вредных. Это приспособление могло способствовать и соединению полов также охоте и поглощению мелких организмов крупными.

Выделение кислорода хлорофильными существами могло двигать организм к ним, чтобы поглощать их. Выделения разлагающихся растений и животных также могли притягивать существ к этим гниющим телам.

.К.Э.Циолковский.