Глава XIX. ЖИВОЕ ВЕЩЕСТВО БИОСФЕРЫ ЗЕМЛИ КАК ПЛАНЕТНОЕ ЯВЛЕНИЕ

Смотрите также:

БИОСФЕРА. Следы былых биосфер

Вернадский Владимир Иванович

Вернадский. Ноосфера Вернадского. Биосфера планеты Земля

Владимир Иванович Вернадский. Основанные Вернадским ...

Биосфера. Вернадский. Дж. Мерей. Зюсс. Ламарк

ВЕРНАДСКИЙ. БИОСФЕРА. Представитель космизма ...

НООСФЕРА. ВЕРНАДСКИЙ

Вернадский. Какое вещество считается живым. Термин «живое ...

ВЛАДИМИР ИВАНОВИЧ ВЕРНАДСКИЙ. Биография и книги ...

ВЕРНАДСКИЙ. Биография и труды Вернадского. Вершиной его ...

Ноосфера. Вернадский. Пьер Тейяр де Шарден

Концентрационные функции первого и второго рода

Концентрационные функции. Можно свести все разнообразие концентрационных функций живого вещества к двум большим группам: концентрационные функции 1-го рода и концентрационные функции 2-го рода. Концентрационной функцией живого вещества я называю те процессы живого организма, которые сводятся к избирательному выбору организмов из окружающей среды определенных химических элементов.

Концентрационными функциями первого рода я называю захват живым веществом тех химических элементов, соединения которых встречаются в теле всех без исключения живых организмов.

Концентрационные функции второго рода характеризуют некоторые определенные группы живых веществ, а в других могут совсем не находиться.

Концентрация организмами - выбор из окружающей среды процессами жизни - определенных химических элементов, составляющих тело и ткани животных и растений, бросается в глаза и есть наиболее яркое проявление вещественного характера в явлениях жизни. Она создает совокупность живых организмов, т.е. живое вещество.

Природные химические определенные соединения живого вещества резко отличаются от минералов и никогда не образуются в природе на нашей планете обычными химическими процессами, нашей планете свойственными вне жизни. Составляющие их легкие элементы долго признавались особыми органогенными элементами, характерными для живого вещества, и их соединения в организме долгое время не поддавались химическому синтезу вне явлений жизни. Думали, что они создаются особой жизненной силой.

С тех пор огромное количество органических соединений получено человеком вне организма путем химического синтеза. С тех пор создались особые отделы химии - органическая, физиологическая, патологическая химии и геохимия, которые выявили, что законы химии одни и те же для живых и косных тел. Долгое время в науке царило представление об особой живой силе организма и об особых органогенных химических элементах, указанных ниже. Оставив в стороне все старые представления, философские и научные, с этим связанные, все же остается факт, что есть группа химических элементов, концентрация которых во всей их совокупности живым веществом есть основное его планетное свойство.

Несомненно, основная концентрация химических элементов производится жизнью для построения и поддержания существования своего тела, и есть химические элементы, которые всегда неизбежно находятся в виде не повторяющихся в косной природе соединений в живом организме. Эти элементы, конечно, концентрируются для огромного большинства случаев в форме чрезвычайно сложных, очень больших молекул, наиболее богатых свободной энергией, никогда на нашей планете в косной природе не встречающихся тел, как белки, сахара, алкалоиды, углеводы и еще только что открывающиеся, более сложные, чем белки, тела - энзимы и металлоорганические соединения разного характера. Очень немногие из соединений, создаваемых жизнью, образуются и другими земными процессами, от жизни независимыми, как, например, угольная кислота.

Огромное большинство их - белки, углеводы, жиры и т.п. - получаются на нашей планете, только проходя через организм. Есть одно чрезвычайно яркое явление, которое в другой форме выявляет резкое отличие природных химических соединений живого вещества - продуктов биогеохимических процессов Земли - от минералов - продуктов обычных химических реакций Земли. Общих соединений очень мало, и это только наиболее простые соединения, большею частью. Но главное отличие заключается в количественной их разнородности. Количество минералов едва ли превышает 3000 видов. Количество химических определенных соединений, составляющих тело организмов, как уже было указано (см. § 183), уже сейчас превышает десятки тысяч видов, может быть сотни. По-видимому, индивидуальность организмов - неделимых живого вещества - тесно связана с химическим составом его тел, в таком случае число этих различных химических соединений должно исчисляться десятками, сотнями миллионов, так как уже описано больше 800 ООО видов, и число их явно дойдет до двух миллионов и больше видов живых веществ.

Еще другое явление здесь имеет место. В теле неделимых живого вещества изотопические смеси смещены (см. § 175), на что я уже указывал. Этого нет в минералах, образующихся в биосфере. Из наблюдений Крога [38] видно, что одноклеточные организмы имеют избирательную способность по отношению к изотопам .

При суждении о концентрации первого рода мы должны оставить в стороне рассеянные элементы, которые неизбежно проникают все земное вещество, и учитывать только те элементы, которые входят в организмах в химические соединения. Сколько можно судить, следующие элементы находятся, без исключения, во всех живых организмах, т.е. их нахождение должно быть рассматриваемо как проявление концентрационной функции 1-го рода живого вещества. Это будут следующие 14 химических элементов: Н, С, N, О, Na, Mg, Al, Si, P, S, CI, K, Ca, Fe.

Из этих элементов самый тяжелый - железо (атомный вес 55,84), перед ним кальций (атомный вес 40,08). В этот список не включены радиоактивные элементы наиболее тяжелые, как радий или актиний (атомные веса 225,97-227), неизбежные для жизни, так как количество их есть характерный видовой признак [39], но они в химические соединения тел организмов не входят, а являются для живого вещества источником энергии.

В эволюционном процессе мы имеем недостаточно еще изученные указания на то, что в ходе геологического времени жизни на нашей планете как будто роль отдельных функций 1-го рода резко увеличивается. Эволюционный процесс выяснен путем изучения морфологического изменения живых организмов. Но морфология организмов теснейшим образом связана с их химическим составом.

Наши знания о ходе эволюционного процесса в криптозойской эре чрезвычайно незначительны. Они несколько более точны относительно протерозойской эры, которую я дальше буду относить к криптозойской эре как ее подразделение и буду пользоваться ее синонимом "альгонкская" эра, так как название "протерозойская" неудачно; оно позволяет делать заключение, что было время на нашей планете, когда жизни на ней не было. Но и здесь наши сведения о химическом составе живого вещества еще недостаточны. В альгонкской эре сохранились остатки только бесскелетных организмов, показывающие, однако, мощное и разнообразное развитие морских организмов. Здесь находятся организмы, для которых в следующий кембрийский период мы имеем кальциевые скелетные разности. Были ли эти мягкотелые формы бедны кальцием, мы пока не знаем. Но уже в кембрийской системе мы имеем ясные указания для гидросферы, для которой только мы и имеем ясное представление о характере существовавшей тогда жизни, что в ней был резкий скачок в истории кальция. Неясно, не явился ли в это время кальций впервые в концентрационной функции 1-го рода, или, что вероятнее, его значение усилилось и изменилось для концентрационной функции 2-го рода, благодаря появлению впервые морских и водных вообще организмов, обладающих твердыми, богатыми кальцием скелетными покровами. Возможно, что до этого времени существовала микроскопическая, богатая кальцием жизнь, которая не оставила остатков, или действительно кальций впервые вошел в состав всех организмов.

Американские геологи допускали, что в это время изменился химический состав морской воды, она начала содержать большее количество кальция, чем она содержит в наше время и чем она содержала во все другие геологические периоды, нам известные. Мне представляется это предположение маловероятным. Надо ждать дальнейших новых фактов.

Мы сталкиваемся здесь с явлением, которое невольно ведет нас в глубь эо- нов веков, к вопросу, к которому, к сожалению, мало подходили чисто научным путем, ко времени появления живых организмов на суше. Эти организмы в палеозое не играют той роли, какую они имеют теперь. Исследование палеонтологической истории дальнейших отрядов, может быть, даже всех отрядов животных и растительных организмов населения суши, приводит нас к заключению, что предки наземных организмов были прежде водными, морскими.

Как будто бы палеонтологически мы можем проследить, что жизнь была в начале морская и что современное население суши в самых видных и геологически наиболее важных своих представителях - позвоночных - лучше изученных, ведет нас как к своему началу - к морю. Такие научные представления в настоящее время господствуют в науке с тех пор, как эволюционный процесс вошел в наше мировоззрение.

Но мы все-таки должны помнить, что в такой всеобъемлющей форме это, с научной точки зрения, является обобщением, выходящим за пределы точного знания. Огромный, по количеству видов преобладающий класс организмов, каким являются насекомые, число видов которых достигает миллионов, не дает нам никаких указаний на такое явление. Мы здесь встречаемся с эволюционной проблемой, которая связана с химическим составом живого вещества.

Другая, более близкая к нам по времени, проблема - это резко наблюдаемый скачок в истории кальция в гидросфере, резкое изменение его концентрации 2-го рода в кембрийской эре. Дело в том, что мы видим в его истории внезапное появление в кембрии морских, богатых кальцием - в виде скелетов и покровов - или кальциевых организмов. Вероятно, до этого кальций находился в какой-то другой форме. Процесс этого изменения эволюционный, совершившийся геологически быстро, и характеризует изменение состояния биосферы. В это время создалась кальциевая биосфера, проявившаяся главным образом в океане. Я вернусь к этому вопросу, когда буду говорить о состояниях биосферы.

Благородные газы, соединения которых в биосфере известны в настоящее время только в виде гидратов, оставлены мной в стороне (за исключением эма- ния), так как количество их в живых организмах не изучено, и, по-видимому, они попадают туда инертно, в связи с воздухом. Это будут следующие пять элементов: 2 гелий, 10 неон, 18 аргон, 36 криптон, 54 ксенон. Для аргона есть указания о концентрации в живом веществе, непроверенные. Эманий, несомненно, влияет на жизненные процессы и в главной своей части попадает в организм не из воздуха.

Кроме того, ряд химических элементов мало изучен с этой точки зрения, и мы не можем сейчас представить себе их роль в биогеохимических процессах, если они имеют место. Это следующие главным образом тяжелые элементы: 43 мазурий, 44 рутений, 45 родий, 46 палладий, 51 сурьма, 52 теллур, 72 гафний, 73 тантал, 74 вольфрам, 75 рений, 76 осмий, 77 иридий, 78 платина, 80 ртуть, 81 таллий, 83 висмут, 91 протактиний; всего 17 элементов. К ним надо присоединить еще редкие земли - 15 элементов, от 57 лантана до 71 лютеция. Над нахождением этих элементов в живом веществе идет несколько лет работа Биогеохимической лаборатории, пока не давшая определенных результатов. Таким образом, мы оставляем сейчас в стороне, не имеем данных об их отношении к живому веществу для 37 химических элементов. К ним надо присоединить еще два 85 и 87, еще с точностью не открытые. Таким образом, современное наше знание о химическом составе живого вещества для 39 химических элементов, т.е. 42,6% всех элементов, не существует. Оно быстро увеличивается, но все же предстоит большая работа. Мы должны это учитывать и не делать окончательных выводов, но один вывод здесь должен быть подчеркнут. Химические соединения - органические продукты концентрации 2-го рода резко отличны от продуктов концентрации 1-го рода. Они, во-первых, не так многочисленны и не выявляют индивидуальные особенности неделимых, как это видно для соединений концентрации 1-го рода. Но, кроме того, этим путем получаются соединения более стойкие, прочные, устойчивые в условиях биосферы, могущие здесь сохраняться без изменения миллионы лет.

Бросается в глаза необычайная инертность конечных продуктов распада органических соединений живого вещества, являющихся нам в виде минералов углерода, по выражению Ракузина (?), по сравнению с теми соединениями, которые в конце концов в них переходят, каковы, например, белки животного и растительного царства.

Сюда относятся такие тела, как богатый азотом хитин или магнием хлорофилл, щавелевокислый кальций, углекислый кальций и т.д. Эти тела ближе к минералам, чем к белкам, углеводам, энзимам и т.п. К сожалению, они почти не изучены с этой точки зрения, и я могу это только отметить

К содержанию книги: Академик Владимир Иванович Вернадский - Химическое строение биосферы Земли и ее окружения