Сравнительно узкий температурный диапазон от 0о С до ~ 38oC – область существования специфических макромолекул – белков и нуклеиновых кислот. На долю белков, состоящих из углерода, водорода, кислорода, азот, иногда и серы приходится свыше 50% сухой массы клеток, образующих все живое на Земле. Его разнообразие и воспроизведение обеспечивается нуклеиновым кислотами – носителями закодированной наследственной информации.
Белки при молекулярной массе от нескольких тысяч до миллионов представляют собой цепи, построенные из аминокислот. Всего 20 аминокислот при вариации порядка их расположения обеспечивают практически неограниченное разнообразие белков и их функций. Так, в организме человека насчитывается более десяти тысяч различных белков.
При нагреве белков выше 38о С сравнительно слабые водородные и ионные связи могут разорваться, что приведет к утрате пространственной формы белка и его биологической функции (процесс денатурации). При снятии температурного воздействия структура белка и его функция могут восстановиться (ренатурация).
К денатурации белков могут привести и действие других факторов: инфракрасное, ультрафиолетовые излучение, щелочи, кислоты, соли, органические растворители, тяжелые металлы и т. д.
Современные формы жизни в большинстве своем базируются на фотосинтезе. Он делает углерод доступным для извлечения энергии живыми аэробными организмами в присутствии кислорода, который так же является продуктом фотосинтеза.
В циклическом процессе кислород возвращается в атмосферу соответственно количеству поглощённого диоксида углерода. Это не гарантирует постоянной и оптимальной концентрации газов в атмосфере.
Неполное окисление углерода, входящего в устойчивые соединения гумуса, защита продуктов фотосинтеза водой, грунтов в геологических процессах, поглощение углекислоты водой приводят к снижению его концентрации в атмосфере, что является одной из основных причин климатических изменений на Земле: проявление сезонности климата, его широтности и ледниковых периодов. Кроме того, эти процессы сопровождаются ростом концентрации кислорода.
Вулканическая активность, сжигание ископаемого органического топлива, природные пожары ведут к повышению концентрации диоксида углерода и угрозе нежелательного потепления климата и некоторому снижению концентрации кислорода.
Однако фактической тенденций эволюции состава атмосферы Земли является неуклонный рост концентрации кислорода и снижение содержания двуокиси углерода.
За счет захоронения в земной коре в рассеянном виде углеродосодержащих продуктов фотосинтеза было выведено из атмосферы двуокиси углерода примерно в 30 тысяч раз больше остаточного содержания.
Масса углеводородов (уголь, нефть, газ) составляет около 0,02 % (примерно 1,5х1013 тонн) общего содержания в земной коре. При их полном извлечении и сжигании в атмосферу поступило бы диоксида углерода в двойном количестве от современного содержания.
Концентрация диоксида углерода а атмосфере на уровне 0,03% об. является пороговой по отношению к наступлению ледниковых периодов. Их периодичность, по результатам палеонтологических исследований, составляет около 110 тыс. лет, из которых ~10 тыс. лет являются относительно теплыми. Похоже, что человек воспользовался этим последним потеплением для цивилизационного скачка.
Причиной «сваливания» климата в ледниковый период реально может быть синхронная цикличность солнечной активности.
По всей вероятности, это связано с циркуляцией тяжелых элементов в верхней части промежуточной области и примыкающим к ней слоям конвективной зоны Солнца. Поднимающийся из промежуточной области под воздействий светового давления тяжелые элементы попадают в зону пониженной температуры. При этом степень их диссоциации уменьшается, способность поглощения лучистой энергии (непрозрачность) возрастает. Отметим, что полностью диссоциированные атомы с отделенными электронами являются прозрачными для светового излучения.
По мере накопления частично рекомбинировавших элементов в определенных слоях конвективной зоны происходит снижение солнечной активности. Одновременно создаются условия для возвращение образующихся протяженных катион – электронных комплексов в промежуточную зону с постепенной диссоциацией элементов. Одиночное возвращение элементов невозможно.
Вызванное снижением Солнечной активности похолодание на Земле запускает механизм ее прогрессирующего оледенения, которое развивается от полярных областей. Снижение температуры воды приводит к усилию поглощения диоксида природа из атмосферы и дополнительному похолоданию.