Текст книги "Следы былых биосфер, или Рассказ о том, как устроена биосфера и что осталось от биосфер геологического прошлого"

Автор книги: Андрей Лапо

сообщить о нарушении

Текущая страница: 1 (всего у книги 14 страниц)

Следы былых биосфер, или Рассказ о том, как устроена биосфера и что осталось от биосфер геологического прошлого

Предисловие

Более 100 лет назад, в 1875 г., впервые появилось понятие о сфере жизни и был введен в обиход термин «биосфера». Полвека спустя наш великий соотечественник академик В. И. Вернадский вложил в него строго научное содержание. Своими работами В. И. Вернадский доказал планетное значение жизни, ее основную роль в механизме земной коры, гидросферы и нижних слоев атмосферы. Значение этих работ огромно и не может быть переоценено. В настоящее время они интенсивно развиваются как в нашей стране, так и за рубежом.

«Следы былых биосфер, или Рассказ о том, как устроена биосфера и что осталось от биосфер геологического прошлого» – одно из самых удачных изложений проблем биосферы, сделанных за последние годы. Его автор, геолог А. В. Лапо, излагает и анализирует взгляды как самого В. И. Вернадского, так и целой плеяды других ученых, зачастую воскрешая талантливые, но забытые ныне работы отечественных исследователей. Это свидетельствует о большой эрудиции автора и о его бережном и уважительном отношении к первоисточникам. Однако самое ценное в книге – это синтез достижений современной науки по широкому кругу вопросов, касающихся проблем биосферы, ее развития и взаимодействия различных типов вещества, в биосфере.

Чрезвычайно важным представляется выделение автором на первое место основной функции живого вещества – энергетической, которую выполняют хлорофиллоносные растения. Хотя, по существу, все функции живого вещества в той или иной мере воздействуют на среду, это не снимает необходимости выделения особой средообразующей функции, как это справедливо делается автором. Книга насыщена обильным фактическим материалом, показывающим огромную роль живого вещества в геологических процессах, что непременно должно учитываться при проектировании инженерных сооружений. Многочисленные примеры такого рода читатель найдет в книге.

Автор обсуждает и малоразработанный вопрос о вертикальном расчленении биосферы на экогоризонты, опираясь на предложенное А. И. Перельманом деление на две зоны: фитосферу и редусферу, которые Н. Б. Вассоевич заменил терминами «фотобиосфера» и «мелабиосфера», а А. В. Лапо предложил последнюю называть, на мой взгляд, более удачно – меланобиосфера.

В целом определения этих сфер достаточно обоснованны, но жизнь на суше вносит в это деление существенные поправки. Еще в палеозое основными компонентами биоценозов, осуществляющими роль трансформатора солнечной энергии в химическую, стали высшие растения, которые в большинстве случаев состоят из двух неразрывно связанных частей: верхних – фотосинтезирующих и нижних – всасывающих (корневые системы), расположенных в почве. Таким образом, жизнь высших растений связана с двумя сферами – фотобиосферой и меланобиосферой. Роющие животные – грызуны, а также некоторые хищники проводят свою жизнь в обеих сферах.

Книга А. В. Лапо, впервые изданная в 1979 г. на русском языке и в 1982 г. – на английском, вызвала многочисленные отклики в печати. Второе издание значительно переработано и дополнено с учетом пожеланий, высказанных в рецензиях. Удачно использованы многие новейшие публикации, а также материалы научных конференций, посвященных 120‑летию со дня рождения В. И. Вернадского, в организации которых в Ленинграде деятельное участие принимал автор «Следов былых биосфер».

Книга А. В. Лапо, вновь предлагаемая читателям, не только популяризирует достижения современной науки, но и содействует научному рассмотрению биосферы в экологическом аспекте. Пожелаем же доброго пути новому изданию этой увлекательной книги.

Е. М. ЛАВРЕНКО, почетный президент Всесоюзного ботанического общества, академик

Вступление. Странная судьба

Отец умел понимать все.

Н. В. Толль-Вернадская

В наше время необычайно расширился круг знаний о явлениях и процессах, происходящих в окружающем мире. Вместе с тем человечество впервые стало ощущать не только масштабы своей деятельности, но и свою зависимость от состояния окружающей среды. Поэтому в центре внимания современного естествознания оказались всеобщая взаимосвязь и взаимообусловленность природных явлений, а ведущей тенденцией развития науки стал синтез достижений частных наук.

Наиболее ярко эта тенденция к синтезу проявилась во взаимопроникновении наук о живой и неживой природе. Возникло учение о биосфере – особая наука, не сводимая ни к географии, ни к биологии, но использующая их достижения и, в свою очередь, влияющая на развитие геологии. Основоположником этой науки был гениальный русский ученый Владимир Иванович Вернадский (1863—1945).

«В. И. Вернадский не просто обогатил обширную область знания, которую ныне называют науками о Земле, – пишут А. Л. Яншин, С. Р. Микулинский и И. И. Мочалов, – но и настолько преобразовал их теоретические основы, что без его учения о биосфере и биогеохимических процессах, о роли живого вещества в эволюции нашей планеты сегодня нельзя представить этих наук»[1]1
  Наука в СССР, 1983, №6, с. 3.


[Закрыть].

В этой книге рассказывается о биосфере и о роли жизни в геологических процессах, а также об ученых, которые разрабатывали эти проблемы, в первую очередь об академике Вернадском.

Удивительной фигурой предстает Владимир Иванович Вернадский в естествознании XX в. Казалось, он не ведал о делении науки на отрасли (а в современном естествознании их более тысячи). Вернадский был натуралистом в широком смысле этого слова, может быть, последним в истории науки. Он не был по образованию ни биологом, ни географом, но биологи ставят его в один ряд с Дарвином и Павловым и помещают его произведения в свои хрестоматии, а географы считают одним ил создателей современной географии. Труды Вернадского не просто основополагающие в какой-то отрасли – Вернадский закладывал новые науки. Их по крайней мере четыре: радиогеология, биогеохимия, учение о биосфере и науковедение. Вместе с В. М. Гольдшмидтом и А. Е. Ферсманом Вернадского считают также основоположником геохимии. Называют имя Вернадского и как основоположника генетической минералогии, учения о симметрии и диссимметрии, учения о естественных производительных силах. Ломоносов XX века…

Будучи глубоким теоретиком, Вернадский обладал и несравненным организационным даром. Он был инициатором создания Комиссии по изучению естественных производительных сил России, одним из организаторов Академии наук УССР и ее первым президентом. По инициативе Владимира Ивановича в системе Академии наук СССР были созданы Институт географии, Институт минералогии и геохимии им. М. В. Ломоносова, Радиевый, Керамический и Оптический институты, Биогеохимическая лаборатория, Комиссия по изучению вечной мерзлоты и Комиссия по истории знаний, Комитет по метеоритам, Комиссии по изотопам, урану и многие другие. Многие из этих лабораторий и комиссий сейчас превратились в академические институты. Наконец, Вернадскому принадлежит идея создания Международной комиссии по определению геологического возраста Земли.

Основанные Вернадским биогеохимия и учение о биосфере – новые науки, но они активно воздействуют на ранее сформировавшиеся отрасли естествознания. В «Ботаническом журнале» как-то появилась статья «Жизненные формы растений в аспекте учения о биосфере», а на одном из научных заседаний известный советский биолог, президент Гидробиологического общества, член-корреспондент АН СССР Г. Г. Винберг выступил с докладом «Идеи Вернадского в современной лимнологии». Лимнология же – наука об озерах, которой В. И. Вернадский никогда специально не занимался.

Странная судьба – идеи Вернадского способствуют развитию смежных отраслей, в которых сам Владимир Иванович не работал. Дело, видимо, в том, что Вернадский не только закладывал основы наук и формулировал плодотворные идеи. Альберт Эйнштейн как-то сказал: «Наука – это попытка привести хаотическое многообразие нашего чувственного опыта в соответствие с некоторой единой системой мышления». Вернадский создал такую систему. Эта система мышления, или, если хотите, глобальная концепция, основана на определяющей роли жизни в геологических процессах. Она была создана Вернадским для геологического прошлого, но – странная судьба! – она стала актуальной, даже злободневной для нас, людей конца второго тысячелетия. Именно эта концепция является методологической основой разработки программы по охране окружающей среды.

«Странная судьба, – писал Владимир Иванович жене в 1889 г. – Больше всего меня прельщали, с одной стороны, вопросы исторической жизни человечества и, с другой – философская сторона математических наук. И я не пошел ни по той, ни по другой отрасли. Не пошел по истории, потому что хотел раньше получить подготовку естественноисторическую и потом перейти на историю, не пошел по математике, так как не верил и не верю в свои математические способности…»[2]2
  Из переписки В. И. Вернадского. – Природа, 1948, №9, с. 76.


[Закрыть]

И все-таки он очень рано выбрал свой путь. Володя Вернадский на свое семнадцатилетие просил отца подарить ему английское издание одной из книг Дарвина (он уже тогда читал на нескольких языках). Отец подарил ему что-то другое – видимо, считая, что сыну рано читать такие серьезные книги, – но Володя так расстроился, что отец вынужден был уступить. Эта книга с надписью «Любимому сыну» сейчас хранится в Кабинете-музее В. И. Вернадского в Москве.

Еще в молодые годы Вернадский сформулировал вопросы, над которыми думал всю жизнь. Сохранилась рукопись доклада, сделанного Вернадским на заседании студенческого Научно-литературного общества Петербургского университета в декабре 1884 г. Там есть такие слова: «Но что такое жизнь? И мертва ли 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 мироздания – Земле обладает коренными, особенными свойствами, а всюду и везде царит смерть?.. Покуда можно только предлагать эти вопросы. Их решение дастся рано или поздно наукой».

«Феномен Вернадского» сформировала энциклопедичность интересов Владимира Ивановича. Его ближайшими друзьями были люди разных специальностей. Хорошо знавших его людей поражало умение В. И. Вернадского не только слушать, но и «разговаривать» собеседника, причем это были не пустые разговоры. С Д. С. Рождественским Вернадский говорил о физике ядра, с Н. Я. Марром – о яфетической теории, с. Д. Д. Плетневым – о научных основах кардиологии, с Н. И. Вавиловым – об окраске растений и о сортах пшеницы. Постоянным собеседником Вернадского был Иван Петрович Павлов, с которым (бывает же!) они жили на одной площадке академического дома. Поистине Вернадский «умел понимать все».

В год своего 80‑летия на вопрос анкеты «Что наиболее характерного и наиболее ценного усматриваете Вы в организации Вами вашего труда как ученого?» Вернадский ответил: «Я думаю, что скорее всего – систематичность и стремление понять окружающее. Кроме того, я придаю огромное значение вопросам этики»[3]3
  Природа, 1967, №9, с. 97.


[Закрыть].

Откроем «Биогеохимические очерки» В. И. Вернадского. Над авторским предисловием – посвящение: «Биогеохимические очерки» я посвящаю моей жене Наталье Егоровне, урожденной Старицкой, с которой мы прожили более пятидесяти лет вместе, моей помощнице в работе, всегда неуклонно относившейся к жизни, как к делу любви к людям и к свободному исканию истины». Нужно ли говорить, что такое понимание смысла жизни – главный этический принцип самого Владимира Ивановича?

Вернадский не был бы Вернадским, если бы он не умел в высшей степени организовывать свой труд. Умение Владимира Ивановича использовать малейшие «кусочки времени» (это его выражение) отмечают многие современники. Он придавал этому огромное значение и передавал умение беречь время своим детям.

И еще одна характерная деталь (из той же анкеты): «Я владею (для чтения) всеми славянскими, романскими и германскими языками»[4]4
  Там же, с. 96.


[Закрыть].

Странная судьба! «Мы обращаемся к нему не реже, а даже, пожалуй, чаще, чем при его жизни; в особенности в ходе научной работы, где его мысли и оценки всегда сопутствуют нам» – так писал о Вернадском один из его современников. Труды Владимира Ивановича поражают не только глубоким знанием предмета, но и обилием фактического материала и (теперь мы понимаем – почему!) исторических экскурсов. Некоторые из трудов Вернадского таковы, что написать их под силу, кажется, только целому коллективу. А писал их один человек, причем человек немолодой (основные труды Вернадского о биосфере написаны, когда ему было уже за 60). Не всегда это давалось легко.

«Если ты наблюдаешь лиц, работающих научно, ты замечаешь, как часто они находятся в раздраженном состоянии вследствие хода и сути работы, или как часто они не могут заставить себя работать, потому что вся их воля ушла в мелкой, напряженной работе и им надо опять собраться с силами…» – это из другого письма жене[5]5
  Из переписки В. И. Вернадского. – Природа, 1948, №9, с. 76.


[Закрыть].

У него был ясный взгляд философа и ребенка, быстрая походка и стройная, в старости немного сутуловатая фигура. Фотографироваться Вернадский не любил, и фотографий его осталось немного. Почему-то мало в воспоминаниях современников и описаний его внешности. Лучшее дал академик Д. В. Наливкин. Относится оно к 1914 г., когда Владимиру Ивановичу было немного за 50: «Узкое, точеное лицо, высокий выпуклый лоб ученого, темные волосы с сединой, каскадами поднимавшиеся над ним, поражали и удивляли. Но и они были только фоном для глаз, необычайно чистых, ясных и глубоких. Казалось, что в них светился весь облик, вся душа этого необыкновенного человека»[6]6
  Очерки по истории геологических знаний, 1963, вып. 11, с. 30.


[Закрыть]. Живой облик Вернадского удачно передают живописные портреты, выполненные хорошо знавшей его художницей Е. С. Зарудной-Кавос (1861—1917). Один из них впервые публикуется в этой книге.

Вернадский умер в 1945 г. на 82‑м году жизни.

При жизни Вернадского понимали не всегда. Но по отношению к Вернадскому и историческая перспектива становится обратной: достаточно сравнить оценку его творческого наследия в разные годы. В 1927 г. классический труд Вернадского «Биосфера» был оценен рецензентом в таких выражениях: «Геологи спокойно слушали академика Вернадского ранее, молчаливо выслушивают и еще одно его антиисторическое выступление… Довольно интересная книжка Вернадского требует все же к себе критического отношения. Изложена она несколько тяжеловатым стилем. Теряет она также и на том, что недостаточно выпячены и сконцентрированы основные важнейшие мысли. Однако интерес, который книжка представляет, все же должен побудить изучать ее».

Бывали рецензии и похлеще, а геологи, действительно, «спокойно слушали» академика Вернадского. Работы Вернадского о роли жизни в геологических процессах в 30‑е годы цитировались редко, а в некрологе Вернадского даже не упоминалось о том, что он создал учение о биосфере. Вопросами биогеохимии в то время занималась только организованная Вернадским Биогеохимическая лаборатория – БИОГЕЛ (сейчас из нее вырос Институт геохимии и аналитической химии АН СССР, который носит имя Владимира Ивановича).

Грандиозность идей Вернадского была осознана только после его смерти. Академик Александр Евгеньевич Ферсман (1883—1945), один из ближайших сподвижников Вернадского, прозванный друзьями за свою потрясающую энергию (и за фигуру) «шаровой молнией», писал в 1945 г.: «Десятилетиями, целыми столетиями будут изучаться и углубляться его гениальные идеи, а в трудах его – открываться новые страницы, служащие источником новых исканий… Еще не время углубиться в его огромный архив и многочисленные записи его биографии; еще много лет придется поработать и его ученикам, и историкам естествознания, чтобы выявить основные пути его научного творчества, разгадать сложные, еще непонятные построения его текста. Эта задача лежит на будущих поколениях…»[7]7
  Записки Всесоюзного минералогического общества, ч. 75, 1946, №1, с. 56.


[Закрыть]

Перед Вернадским уже преклонялись, но его еще не понимали.

Сейчас пришло время понимания. Создана Комиссия по разработке научного наследия Вернадского, выпущено собрание его избранных трудов. Из печати продолжают выходить книги, не опубликованные при жизни Вернадского: «Химическое строение биосферы и ее окружения» (1965), два тома «Размышлений натуралиста» (1975, 1977), «Живое вещество» (1978), третий выпуск «Проблем биогеохимии» (1980), труды по истории науки (1981), «Страницы автобиографии» (1981), переписка с Б. Л. Личковым (1979, 1980) и А. Е. Ферсманом (1985)… Написанные 50—70 лет назад, они по сей день остаются новыми по своим идеям, по глубине проработки научного материала, по широте его обобщения. Ежегодно в день рождения Вернадского в институте его имени проводятся мемориальные чтения, на которых выступают с докладами крупнейшие советские и зарубежные ученые. Академия наук СССР присуждает золотые медали и премии имени Вернадского.

В 1984 г. на 27‑м Международном геологическом конгрессе в Москве я был свидетелем любопытного эпизода, когда известный советский микробиолог, член-корреспондент АН СССР Георгий Александрович Заварзин начал свой доклад с демонстрации слайда с цитатой из «Биосферы» В. И. Вернадского, а кончил его – после 40 минут изложения собственного фактического материала! – следующей фразой (цитирую свою запись): «Я очень сожалею, что мне не удалось добавить ничего нового к словам Вернадского, опубликованным в 1926 году».

В современном естествознании Вернадский остается лидером.

Завидная судьба…

Глава первая. Биосфера

Века и тысячелетия прошли, пока человеческая мысль могла отметить черты единого связного механизма в кажущейся хаотической картине природы.

В. И. Вернадский, 1926

Небольшая книга Вернадского «Биосфера» впервые вышла в Ленинграде в 1926 г. Издана она была тиражом всего 2 тыс. экз. Казалось бы, чисто научный труд, – но им зачитывались Михаил Пришвин и Николай Заболоцкий, а Геннадий Гор писал: «Есть книги, воздействие которых на читателя ни с чем не сравнимо. Такой необыкновенной книгой оказалась для меня «Биосфера»…»

В этой книге, впоследствии неоднократно переиздававшейся на русском[8]8
  См.: Вернадский В. И. Избр. соч. Т. 5. М., Изд-во АН СССР, 1960, с. 7—102 (в дальнейшем ссылки на это издание даются сокращенно – Соч.).


[Закрыть] и других языках, биосфера Земли впервые была показана как единая динамическая система, управляемая жизнью. «Развитое В. И. Вернадским представление о биосфере как о пронизанной, преобразованной и постоянно преобразуемой организмами оболочке земного шара – одно из крупнейших обобщений естествознания нашего века», – свидетельствует наш современник, академик М. С. Гиляров.

Термин «биосфера» появился в научной литературе в 1875 г. Его автором был Эдуард Зюсс (1831—1914), с которым В. И. Вернадский был знаком лично, – известный австрийский геолог, «обобщитель геологических фактов», как называл его академик В. А. Обручев. Зюсс писал: «Одно кажется чужеродным на этом большом, состоящем из сфер небесном теле (Земле. – А. Л.), а именно – органическая жизнь… На поверхности материков можно выделить самостоятельную биосферу…»

Сконструировав новый термин, которому было суждено такое блестящее будущее, и, по существу, вводя в науку новое понятие, Э. Зюсс не дал ему никакого определения. Слово «биосфера» стало использоваться в геологической и географической литературе от случая к случаю, причем каждый понимал его по-своему.

В научной, популярной и даже учебной литературе в качестве автора термина «биосфера» иногда указывается знаменитый французский естествоиспытатель Жан-Батист Ламарк (1744—1829). Это неверно: он ввел термин «биология» (а не «биосфера»). При этом, опередив свое время больше чем на столетие, Ламарк вплотную подошел к понятию биосферы и к осознанию планетарной роли жизни: «Сложные минеральные вещества всех видов, образующие внешнюю кору земного шара и встречающиеся там в виде отдельных скоплений, рудных тел, параллельных пластов и т. д. и образующие низменности, холмы, долины и горы, являются исключительно продуктами животных и растений, которые существовали на этих участках поверхности земного шара» (курсив Ламарка). Эти пророческие слова Ламарка были надолго забыты.

Вкладом принципиальной важности в разработку современного понимания биосферы явились и труды знаменитого немецкого естествоиспытателя-энциклопедиста Александра Гумбольдта (1769—1859). Именно Гумбольдт впервые сумел взглянуть на Землю как на единое целое. Этот глобальный (как мы теперь говорим) подход Гумбольдт развил в своем фундаментальном труде «Космос», над которым работал всю свою долгую жизнь. В нем, в частности, развивалась идея о повсеместном распространении жизни («всеоживленности» Земли), ее неразрывной связи с неорганическим миром (мысль, совершенно новая для XIX в.!) и даже был употреблен термин «жизнесфера» – правда, единожды и без всяких комментариев. Вернадский высоко ценил труды Гумбольдта: «Его постановка проблемы… приближается к геохимическим концепциям нашего времени. Для него живое вещество есть неразрывная и закономерная часть поверхности планеты, неотделимая от ее химической среды»[9]9
  Вернадский В. И. Соч., т. 1, с. 19.


[Закрыть].

Наконец, непосредственным предшественником Вернадского и его учителем был основоположник современного генетического почвоведения Василий Васильевич Докучаев (1846—1903), который первым осознал опасность дробления науки о природе на множество частных дисциплин. По мнению Докучаева, естествознание достигло больших успехов в изучении таких объектов природы, как живые организмы, минералы, горные породы и т. д. Однако изучались в то время именно отдельные объекты, «но не их соотношения, не та генетическая, вековечная и всегда закономерная связь, какая существует между силами, телами и явлениями, между мертвой и живой природой. А между тем именно эти соотношения, эти закономерные взаимодействия и составляют сущность познания естества, ядро истинной натурфилософии – лучшую и высшую прелесть естествознания».

Докучаев сконцентрировал свое внимание на почве: естественном теле, где происходит взаимодействие всех трех выделявшихся тогда «царств природы»: минералов, растений и животных. На примере почвы он всесторонне рассмотрел взаимодействие биотических и абиотических факторов в естественных телах. Поэтому, хотя термин «биосфера» в литературу ввел не Докучаев, а Зюсс, именно Докучаева считают предтечей современного учения о биосфере – естественном теле более высокого ранга, чем почва.

Творчески развив идеи своих предшественников – Ламарка, Гумбольдта, Докучаева – и использовав, по существу, «бесхозный» термин Зюсса, Вернадский создал принципиально новый подход к явлениям жизни. «Формирование интегративного подхода на уровне биосферы, как и само введение этого уровня организации живой материи, – целиком заслуга В. И. Вернадского», – пишет А. М. Гиляров.

Обыденно говоря, биосфера – это то, что нас окружает, та «природа», в которой мы живем. Вернадский в разных своих работах дал несколько определений биосферы, везде подчеркивая две ее отличительные особенности. Первая из них следующая: «Биосфера представляет оболочку жизни – область существования живого вещества»[10]10
  Вернадский В. И. Соч., т. 1, с. 178.


[Закрыть], вторая: «Биосфера может быть рассматриваема как область земной коры, занятая трансформаторами, переводящими космические излучения в действенную земную энергию – электрическую, химическую, механическую, тепловую и т. д.»[11]11
  Вернадский В. И. Соч., т. 5, с. 14.


[Закрыть].

В своих работах В. И. Вернадский подчеркивал «всюдность» жизни. В самом деле, заселенными оказываются самые невероятные, казалось бы, местообитания: термальные источники, температура воды в которых достигает точки кипения, а в некоторых случаях даже несколько превышает ее – и вечные снега Гималаев, где на высоте 8300 м обитают по крайней мере 9 видов бактерий; безводные пустыни (в славящихся своей сухостью африканских пустынях живут, например, более 500 видов насекомых) – и сверхсоленые озера, где процветают цианобактерии, архебактерии и один из видов креветок, а жгутиковые и диатомовые водоросли хоть и влачат жалкое существование, но все же существуют! Заселено организмами даже… Мертвое море – в нем обитает несколько видов архебактерий и водорослей (не следует ли это название писать в кавычках: так называемое «Мертвое море»?).

Для учителя В. И. Вернадского – В. В. Докучаева – биотический и абиотический факторы были равноправными партнерами формирования почвы. Вернадский же, перейдя на глобальный уровень, показал, что ведущим фактором, преобразующим лик Земли, является жизнь. Ее особенность заключается не только в ускорении химических реакций – некоторые реакции вне организмов вообще не происходят при нормальных температурах и давлениях. Хорошо об этом сказал Л. С. Берг: «Организмы осуществляют нечто с физической точки зрения невероятное». Так, жиры и углеводы окисляются в организме при температуре около 37°, а вне его – при температурах 400÷500°C. Синтез аммиака из молекулярного азота в промышленных условиях осуществляют при температуре 500° и давлении 300—350 атм. А микроорганизмы без особых затруднений проводят эту реакцию при обычной температуре и атмосферном давлении. Значит, в живых организмах должны развиваться какие-то особые катализаторы, ускоряющие протекание химических процессов. Такие белковые катализаторы, действительно, были найдены в живых организмах и получили название «ферментов». Действуют они очень специализированно; фермент и вещество, подверженное его действию, подходят друг к другу, как ключ к замку. Для протекания химических процессов достаточно ничтожных количеств ферментов. Во всем мире не наберется и десятка килограммов нитрогеназы – удивительного фермента, используемого организмами для синтеза азотистых соединений из атмосферного азота. Академик И. П. Павлов называл ферменты «возбудителями жизни».

Биосфера Земли представляет собой глобальную открытую систему со своими «входом» и «выходом». Ее «вход» – это поток солнечной энергии, поступающий из космоса, «выход» – те образованные в процессе жизнедеятельности организмов вещества, которые в силу каких-либо причин ускользнули из биотического круговорота (иногда – на многие миллионы лет). Образно говоря, это выход в «геологию».

На языке современной науки биосферу называют саморегулируемой кибернетической системой, обладающей свойствами гомеостата. 50 лет назад таких терминов еще не существовало, и Вернадский говорил в этом смысле об «организованности биосферы» (а в более ранних работах – о ее «механизме»).

Одно из наиболее характерных проявлений организованности биосферы Вернадский видел в наличии озонового экрана, находящегося за пределами биосферы и поглощающего губительные для жизни ультрафиолетовые лучи. Состав газовой оболочки нашей планеты полностью регулируется жизнью.

Другой пример саморегулирования представляет собой Мировой океан. Реки ежегодно вносят в океан 1,5 млн. т карбоната кальция, а солевой состав океанической воды существенно не меняется. Почему? Организмы используют эти карбонаты для построения своих скелетов, а после их отмирания карбонаты осаждаются на дно. Так путем создания «кальциевых покровов» нашей планеты стабилизируется состав океанских вод. Этот механизм действует в биосфере уже многие миллионы лет.

Таким образом, саморегулирование биосферы Земли обеспечивается живыми организмами. Это позволяет считать биосферу централизованной кибернетической системой. Под таким названием объединяют системы, в которых один элемент (или подсистема) играет доминирующую роль в функционировании системы в целом. Этот элемент называют ведущей частью системы или ее центром. Живые организмы в биосфере и играют роль такого центра.

Согласно закону необходимого разнообразия Эшби кибернетическая система только тогда обладает устойчивостью для блокирования внешних и внутренних возмущений, когда она имеет достаточное внутреннее разнообразие. Земля как планета характеризуется значительным разнообразием природных условий. Это определяется ее шарообразной формой, ее движением вокруг Солнца и вокруг своей оси, что, в свою очередь, обусловливает широтное и сезонное изменение интенсивности поступления солнечной энергии; значительное разнообразие природных условий создается и расчлененным рельефом Земли. Амплитуда абсолютных отметок поверхности Земли составляет больше 19 км – от +8848 м – гора Джомолунгма (Эверест) до −11022 м – Марианская впадина в Тихом океане. Но основное разнообразие биосферы Земли создается живыми организмами.

Интереснейшее обобщение (до сих пор недооцененное) о создании организмами неоднородности среды было сделано в начале нашего века русским микробиологом, профессором Михаилом Андреевичем Егуновым (1864—1937). «Всякая среда, населенная живыми организмами, есть среда биоанизотропная. Биоанизотропия есть явление общее; биоизотропии нет, – писал Егунов. – Это вытекает из того, что между средой и каждым организмом происходит непрерывный обмен веществ, и поэтому в каждый данный момент различные точки среды отличаются друг от друга по физико-химическому составу. Диффузия никогда не может вполне выравнять эти различия, пока существует причина, производящая их».

Считают, что в современной биосфере представлено около 2 млн. видов живых организмов (а за все время существования биосферы их было не меньше миллиарда), причем каждый из этих видов, в свою очередь, включает в себя миллионы и миллиарды особей, дисперсно распределенных в пространстве. Недавно подсчитали, например, что в Приангарье на площади 0,23 км² живет 535 (!) видов беспозвоночных, каждый из которых, естественно, по-своему взаимодействует с окружающей средой. Деятельность живых организмов и создает удивительное разнообразие окружающей нас «природы» – биосферы. Пожалуй, мы не могли до последнего времени оценить это разнообразие – нам просто не с чем было сравнивать нашу биосферу. И лишь теперь, когда мы увидели на экранах телевизоров, на страницах иллюстрированных изданий пейзажи иных планет, лишенных жизни, – лишь теперь мы можем в полной мере оценить «внутреннее разнообразие» биосферы. Оно служит своеобразной гарантией сохранения жизни на нашей планете.

Нам сейчас трудно представить себе масштабы геологических катастроф, происходивших в истории Земли. Самые страшные из известных нам землетрясений сопровождались сбросами амплитудой 4—6 м. Тектонические явления такого масштаба расцениваются как национальное бедствие – вспомним страшное перуанское землетрясение 1970 г., унесшее около 100 тыс. жизней. А в геологических отложениях известны сбросы амплитудой в несколько километров! Неисчислимые бедствия несут и вулканические извержения. Наиболее крупное из них произошло в начале этого века на Аляске. Высота утеса, образованного застывшей лавой, достигает здесь 100 метров! А при извержении на острове Кракатау в 1883 г. выпал слой пепла толщиной от 2 до 60 м.