Химия человека. Как железо помогает нам дышать, калий – видеть, и другие секреты периодической таблицы

В отличие от других живущих на Земле существ люди не ограничиваются высвобождением энергии от фотосинтеза в собственных телах. Костер из потрескивающих сухих дров согреет замерзшие руки. Если поджарить на костре пищу, на ее переваривание понадобится меньше энергии. Пользуясь содержащейся в дровах солнечной энергией для производства железа, люди создали мощные инструменты, благодаря которым труд стал эффективнее, а урожай – обильнее. Излишки пищи, которыми не питалось растущее население, также стали использовать как корм для скота. Таким образом, содержащаяся в траве и зерне энергия солнца преобразовалась в мышечную силу быков и лошадей: у людей появилась возможность делать больше – и добывать больше ресурсов. А когда и скота стало не хватать, содержащаяся в зерне солнечная энергия стала пищей для рабов – и превратилась в стены и дворцы[236].

Истощение энергетических запасов Земли

Не вся солнечная энергия, улавливаемая растениями, высвобождается в пищевой цепи. Живые растения, животные и грибы в лесах и почве содержат много энергии. Когда мертвые организмы не разлагаются, а скапливаются в постоянно растущем слое почвы, в болотах и на дне озер и океанов, на земной поверхности растет запас солнечной энергии.

По мере того как на Земле появлялось все больше людей и каждый человек тратил все больше энергии на создание инструментов и постройку домов и дорог, мы начали терять энергетический запас быстрее, чем он пополнялся. Когда население Земли в начале прошлого века перешагнуло отметку в полтора миллиарда, накопленная солнечная энергия в живой земной поверхности сократилась на треть по сравнению с тем временем, когда жил Иисус. Сегодня осталась примерно половина. Запасы сокращаются и потому, что люди тратят энергию фотосинтеза на пищу, древесину и топливо, и потому, что из-за нашей деятельности растениям не удается собрать столько солнечной энергии, сколько раньше, – например из-за эрозии и вырубки леса[237].

В 2012 году мировое население перешагнуло отметку 7 миллиардов, а в феврале 2018-го – 7,6 миллиарда[238]. У моей семьи из пяти человек есть доступ примерно к тому же объему энергии, что была в распоряжении у землевладельца в античном Риме с 3000 рабов, или у английского землевладельца XIX века, у которого 1500 работников и 200 крупных, сильных лошадей[239]. Нашу цивилизацию толкает вперед количество энергии, которое соответствует четверти всей той энергии, которую имеющиеся на Земле растения улавливают от Солнца, – энергии, на которой работают все экосистемы планеты. Причина того, что мы тратим столько энергии, а планета по-прежнему зеленая и наполнена жизнью, в том, что мы не ограничиваемся лишь той энергией, что Солнце посылает нам каждый день. За последние 150 лет мы стали экспертами в вопросах применения древней солнечной энергии, накопившейся за несколько миллионов лет. 85 % энергии, сегодня проходящей сквозь нашу цивилизацию, родом из ископаемых источников энергии.

Общество, к которому мы стремимся

В прежнем обществе земледельцев было важно, чтобы почти все люди трудились на полях. В противном случае пищи окажется недостаточно. Выращиваемые растения улавливали энергию Солнца, а употребляя их в пищу, люди получали энергию, которую могли потратить на выращивание новых растений. Оставалось скромное количество энергии – оно шло на поддержание жизни немногочисленного правящего класса с воинами, священниками и прочими наделенными властью людьми.

Благодаря развитию инструментов, чтобы прокормить население, от мышц каждого человека требовалось меньше усилий. Многие люди получили возможность тратить энергию на другие занятия, а не только на сельское хозяйство. Кто-то стал специализироваться на ковке железа и изготовлении оружия и инструментов. Когда ими стали пользоваться земледельцы, у населения появилось больше еды, чем если бы кузнец рыл землю собственными руками. Таким образом, количество людей в полях уменьшилось на одного человека, а в целом еды стало больше. Благодаря избытку энергии появилось больше специалистов, что вновь привело к появлению новых методов выполнения большего количества полезной работы с помощью доступной энергии.

На сегодняшний день наша эффективность настолько выросла, что только пара процентов из нас трудится на производстве пищи. Избыток энергии и специализация заложили основы для безумно сложного общества со всеми присущими ему современными чертами, которые сегодня мы воспринимаем как должное: интернет, клубника посреди зимы, перелеты в другое полушарие и пересадка сердца[240].

Без энергии ничего не происходит. Поэтому наиважнейшая задача для каждого общества – добывать энергию и переводить ее в ту форму, которая пригодна для выполнения работы, например в топливо или электричество. Следующий пункт в списке приоритетов – он идет не первым – выращивание продуктов питания. Ведь для этой деятельности энергия тоже нужна[241].