"Только одна земля" - к 125-летию со дня рождения Владимира Ивановича Вернадского

 

ТОЛЬКО ОДНА ЗЕМЛЯ

(к 125-летию со дня рождения Владимира Ивановича Вернадского)


В этом году наша страна отмечает 125-летие со дня рождения Владимира Ивановича Вернадского. Знаменательному событию посвящены книги, статьи в газетах и журналах, телепередачи. По своему значению в истории русской науки имя Вернадского может быть поставлено рядом с именем другого титана - Михаила Васильевича Ломоносова. Их объединяют широта кругозора, мощь ума, поразительная разносторонность интересов. Владимир Иванович Вернадский стал одним из основоположников современной геохимии, космохимии, гидрохимии, радиохимии и радиогеологии. Его идеи значительно обогатили минералогию и кристаллографию. Он создал новую науку - биогеохимию, призванную изучать "влияние жизни на историю земных химических элементов". В. И. Вернадский создал учение о биосфере и о ее новой ступени - ноосфере, сфере, разума - оболочки Земли, преобразованной человеком. Глубокие мысли Вернадского и сегодня в самом эпицентре новых наук.

Шел последний месяц 1884 года. И вот настал день и час, к которому Володя Вернадский готовился. Он выступает с докладом на заседании научно-литературного общества. Заканчивая свой доклад, Володя говорит: "Живая материя скопилась в виде тонкой пленки на поверхности земного сфероида... Везде, всюду царит мертвая материя - материя, в которой не происходит никакой жизни.


Но что такое жизнь? И мертва ли та материя, которая находится в вечном, непрерывном законном движении, где происходит бесконечное разрушение и созидание, где нет покоя? Неужели только едва заметная пленка на бесконечно малой точке в мироздании - Земле обладает коренными, особенными свойствами, а всюду и везде царит смерть?

Вернадский Владимир Иванович


Разве жизнь не подчинена таким же строгим законам, как и движение планет, разве есть что-нибудь в организмах сверхъестественное, что бы отделяло их резко от остальной природы?"

Студент четвертого курса естественного отделения физико-математического факультета Петербургского университета Вернадский пока только предлагает вопросы, пока только высказывает догадку: между живой и неживой материей существует обмен. Однако "тонкую пленку живой материи" он уже рассматривает как геосферу, как геологическую оболочку Земли и называет ее размеры: "вверх, в атмосферу, она едва достигает верст 8 - 10, вниз, вглубь земного шара, еще меньше".

С того студенческого выступления пройдет много лет, прежде чем Владимир Иванович Вернадский, уже академик, всемирно известный ученый, вернется к проблемам жизни. А открытие им биосферы и ее движущей силы станет величайшим открытием естествознания ХХ века.

Кто только до Вернадского не изучал и растения, и животных, и самого человека. Но л ишь Владимир Иванович увидел: великое множество самых разных организмов, населяющих нашу планету, в том числе и человек, представляют собой единое целое - "живое вещество". Оно-то, взаимодействуя с неживым, с неорганической материей, и является движущей силой биосферы - "оболочки земной коры, сопряженной с жизнью". Оно неустанно трудится.

"Земная газовая оболочка, наш воздух, есть создание жизни". Это слова Вернадского. Владимир Иванович считал, что газообразный химический элемент азот, который входит в состав воздуха, создан бактериями. Они, появившись на Земле гораздо раньше растений и животных, начали образовывать ту самую атмосферу, где теперь чуть больше 78 процентов азота. Бактерии поставляют в атмосферу и углекислый газ: он возникает при их дыхании. Дышат же они, в пересчете на живой вес, в двести раз интенсивнее, чем человек, вдобавок в почве их - тонны. При дыхании выделяют в атмосферу углекислый газ и растения. Правда, они и забирают его оттуда. За миллионы лет существования на Земле растения практически очистили атмосферу от углекислого газа. Его в ней в наши дни всего лишь три сотых процента.

В своей книге "Биосфера" Вернадский приводит расчеты зеленой поверхности Земли: листьев, травы, стволов. Она значительно превышает землемерную площадь и немного меньше самой крупной планеты - Юпитера. Однако сегодня листьями и травой можно любоваться, а завтра наступят холода - и стоят деревья голые, пожухла трава. Тем не менее они производят огромную и чрезвычайно важную работу: изготавливают газ, от которого зависит существование жизни на Земле. Часть кислорода, выделяющегося при фотосинтезе, растения используют для собственных нужд: чтобы дышать самим, а излишек уходит в атмосферу. Сухопутным растениям помогают водоросли, которых несметное количество. Ведь семь десятых поверхности планеты занимает вода. Водоросли насыщают кислородом и океаны, моря, озера и атмосферу. Каждый год с поверхности Земли поднимается вверх около 145 миллиардов тонн кислорода. Перестанут зеленые растения выделять кислород - запасы его в атмосфере очень скоро иссякнут.

Трава на лугу, деревья и кустарники в парках, лесах, водоросли в реках и озерах, морях и океанах поддерживают жизнь и иным способом. Они поглощают и сохраняют энергию Солнца. "Солнцем... пронизана и охвачена биосфера..." - писал В. И. Вернадский. А мостиком, по которому энергия поступает к живым организмам, как раз и служит фотосинтез. Вбирая в себя лучистую энергию, растения расходуют ее на превращение сырья: простых минеральных веществ - двуокиси углерода, или что то же - углекислого газа, который они заимствуют у атмосферы, и воды, набранной из земли, - в продукты: сложные органические соединения - углеводы и кислород. А дальше уже из углеводов растения синтезируют крахмал, жиры, белки, витамины. Такие продукты нужны всем. Поэтому в любых концах света начинаются цепочки, покороче, подлиннее, по каждой из которых передаются химические элементы.

Вот одна из них. Травоядные животные поедают растения. Из них же высасывают соки насекомые. И тех и других ловят хищники, мелкие и крупные. В свою очередь, более крупный может напасть на мелкого. Но жил-жил крупный хищник и умер. Да и растения в лесу, на опушке не все бывают съедены. Опадают с них листья. И приступают к делу сапрофаги (от греческих слов "запрос" - гнилой и "фагос" - пожиратель) - микробы. Они разлагают органические соединения до минеральных веществ, возвращая их туда, откуда они были когда-то взяты. Другие сапрофаги - почвенные животные - переваривают мертвые ткани растений вместе с микробами, находящимися там. А выделения почвенных животных и их самих, когда они умрут, перерабатывают опять микробы. Они и замыкают цепочку. Если произойдет какая-то страшная катастрофа и из почвы исчезнут все микробы, последствия будут непоправимы. Через тридцать лет после трагедии растения израсходуют весь углекислый газ из воздуха и весь азот из почвы и погибнут. А животные, не считая тех, которые впадут в спячку, не проживут и месяца.

Однако и без всяких катастроф многие животные в прямом смысле не могут жить без микробов. Корова или овца питаются вовсе не травой и сеном. Эти жвачные, да и прочие травоядные усваивают продукты переработки кормов микробами. Разжеванная еда попадает в так называемый рубец, где ее уже поджидают бактерии. В одном-единственном миллилитре жидкости рубца коровы их сорок с лишним миллиардов. За сутки в рубце синтезируется без малого килограмм ценного бактериального белка.

Сообщества микробов, перерабатывающие растения, или, говоря иначе, "внутренние пищевые цепи", существуют и у других животных. Сейчас происходит становление новой науки - трофологии (от греческого слова "трофе" - питание). Она изучает механизм перераспределения пищевых веществ в клетках, организмах, биоценозах и биосфере в целом. Казалось бы, происходящее в клетке, организме, биосфере и сравнить-то невозможно. Однако многие закономерности поглощения и усвоения веществ, сколь это ни удивительно, универсальны.

Вторую, недавно возникшую область науки - химическую экологию - интересуют иные проблемы: как химические изменения в биосфере влияют на животных, реагируют ли они на результаты хозяйственной деятельности человека? Каково воздействие живых организмов на геохимические процессы?

В 1884 году В. И. Вернадский гостил летом у своей сестры в деревне на юге России. Наблюдая за жизнью обитателей степей - сусликов, Владимир Иванович пришел к выводу: роя норы, зверьки изменяют структуру почвы. А вот недавние исследования. Малые суслики передвигают с места на место на одном гектаре полторы тонны почвы, а обыкновенные кроты иногда даже 50 тонн. Выбросы кротов в лесах занимают больше трети территории, сурков в степях - десятую часть, сусликов - четвертую. В результате животные вместе с почвой перемещают химические элементы и тем самым изменяют свойства почвы.

В двадцатые годы нашего столетия Владимир Иванович Вернадский писал: "Жизнь захватывает значительную часть атомов, составляющих материю земной поверхности. Под ее влиянием эти атомы находятся в непрерывном интенсивном движении. Из них все время создаются миллионы разнообразнейших соединений. И этот процесс длится без перерыва десятки миллионов лет... На земной поверхности нет химической силы, более постоянно действующей, а потому более могущественной по своим конечным последствиям, чем живые организмы, взятые в целом". Каков химический состав самих животных, особенно существ микроскопических, живущих на земле и в почве, удалось узнать лишь недавно.

В живом организме не бывает меньше 20 - 25 химических элементов, а всего их обнаружено 60. Кроме четырех основных - углерода, азота, водорода, кислорода, есть сера, кальций, калий, железо, медь. Живые организмы накапливают химические элементы избирательно. В водных растениях кремния и фосфора порой в сто тысяч раз больше, чем в окружающей их морской воде, а марганца - в десять тысяч раз.

После гибели растения или животного все химические элементы оказываются в одном месте. Объем их очень мал, а концентрация высока. Часть их участвует в вечных, непрекращающихся круговоротах веществ и энергии, а часть выпадает из этих циклов. Куда же она девается? Уходит в глубокие слои земной коры.

Доля углерода - главнейшего химического элемента жизни, выходящего из современного круговорота веществ, ничтожно мала: всего 100 - 150 тонн. Однако за всю геологическую историю таких "выбросов" было около ста тысяч. Вот и накопились триллионы тонн ископаемых органических веществ, аккумулированных в углях, нефти, известняках, битумах. То же происходит с кремнеземом, железом, марганцем, калием и многими другими химическими элементами, которые захватывают живые организмы. После их смерти образуются месторождения ценного минерального и органического сырья.

Живые существа встречаются на нашей планете где угодно, а некоторые обосновываются и вовсе на немыслимых территориях. Совсем недавно думали, что температуру кипения воды никто не вынесет. Для известных всем бактерий предел был 65 градусов по Цельсию. Но вот на дне океана, в кратерах вулканов обнаружили их родственников. Они оказались на редкость жаростойкими. Кипящая вода для них если и не ледяная, то еле теплая. Океанические бактерии живут и размножаются при 250 градусах. А на ледниках в горах иногда можно увидеть кроваво-красный и багряно-фиолетовый снег. Там идет бурная жизнь микроводорослей.

При всем том пределы жизни существуют, а значит, и у биосферы есть границы. Где же они проходят? Вверх биосфера простирается на 23 - 25 километров, до самого озонового слоя, который оберегает все живое от коротковолновой ультрафиолетовой радиации Солнца. Нижняя граница не менее определенна. В биосферу входит вся гидросфера и Мировой океан, а на материках она занимает земную кору до глубины 16 километров. Именно здесь и происходит соприкосновение с остатками биосферы, сохранившимися от прошлых геологических периодов: с накоплениями известняков, углей, горючих сланцев.

Как давно возникла биосфера? Начиная с Дарвина, палеонтологи находили свидетельства жизни, существовавшей лишь 570 - 560 миллионов лет назад. Однако Вернадский упорно настаивал на "всегдашности" жизни. Он не сомневался, что биосфера была во все геологические эры и периоды. Это великое научное предвидение стало сбываться. В горных породах, возраст которых почти такой же, как и нашей планеты, - около четырех миллиардов лет, обнаружены самые различные микроорганизмы. И сейчас предстоит разгадать сложнейшую загадку: что же древнее - Земля или жизнь?

Велика Вселенная, и много в ней планет. Кто знает, может, и не все они "мертвые". Но пока что наша Земля считается уникальной. Однако люди осознали это, когда начались полеты космических кораблей. Одинокая голубая планета, какой ее видели первые космонавты, произвела неизгладимое впечатление. Все жители Земли почувствовали: биосфера хрупка.

Биосфера дает человеку все. Благодаря ей он может дышать, пить, есть, имеет сырье для заводов и фабрик. Однако в последнее время промышленность и сельское хозяйство стали развиваться невиданными темпами. Воздействие на природу усилилось. Человек вторгается во многие процессы, происходящие в биосфере. И конфликт между человечеством и его прародительницей - биосферой - разрастается. Идет разрушение озонового слоя. На Земле теперь нет ни одного квадратного метра, свободного от искусственно созданных элементов, в том числе радиоактивных. Забираются из недр полезные ископаемые. Уничтожаются леса, загрязняются моря, реки, озера, пруды. Все больше растений и животных попадает в Красные книги. Исправить положение можно лишь общими усилиями. Любое государство, сколь успешно бы оно ни улучшало свои взаимоотношения с природой, в одиночку не способно защитить биосферу. Нужно международное сотрудничество.

Без биосферы или даже с плохо работающей биосферой люди жить не смогут. И чтобы человек как вид продолжал существовать, у него есть единственный выход: заняться совершенствованием работы гигантской живой системы, создать истинную ноосферу, сферу разума Земли.

И как завет звучат сейчас слова В. И. Вернадского: "Человек... может - должен - мыслить и действовать в новом аспекте, не только в аспекте отдельной личности, семьи или рода, государства или их союзов, но и в планетном аспекте".

 

Л. СТИШКОВСКАЯ

Журнал "Юный натуралист"
№ 11 - 1988 г.

Оригинал статьи можно скачать здесь [zip-архив, 2,2 Мб]



<< назад