Текст книги "Происхождение растений"

Автор книги: Владимир Комаров

сообщить о нарушении

Текущая страница: 1 (всего у книги 14 страниц) [доступный отрывок для чтения: 6 страниц]

Владимир Леонтьевич Комаров
Происхождение растений

ПРЕДИСЛОВИЕ

Такие вопросы, как: откуда произошел мир, откуда взялась Земля, как появились на ней животные и растения и как произошел человек, мучают любознательные молодые умы и требуют возможно исчерпывающего ответа. Отсюда и потребность в популярной литературе по естествознанию.

На один из таких вопросов и должна ответить наша книжка о происхождении растений.

В ней мало нового. Факты, на которых построено ее изложение, заимствованы из появившихся уже в печати специальных трудов наших и иностранных ученых. Среди них особенно много сделано М. Д. Залесским, посвятившим себя изучению растительных остатков, погребенных в пластах палеозоя, и А. Н. Криштофовичем, отдавшим все свое внимание изучению растений третичного времени. За рубежом те же темы разрабатывали Готан, Потонье, Сапорта, Геер, Скотт, Пиа и другие ученые в Европе; Джеффрей, Берри, Вальтон и другие ученые в Америке. Благодаря их трудам, (в связи с все улучшающейся техникой просветления и микроскопирования растительных остатков в каменных углях и осадочных горных породах, мы иногда знаем об ископаемых растениях такие подробности их строения, которые еще плохо известны для ныне живущих.

Однако для выяснения вопроса о происхождении чего бы то ни было одних фактов недостаточно. Нужна еще теория, объединяющая их в стройное целое. Необходимо философское мышление.

Естественники долгое время были перед дилеммой выбора между двумя основными философскими направлениями – идеалистическим, или спиритуалистическим, и механистическим. Первое признавало основой мира духовное начало и. было в то же время дуалистическим, т. е. признавало противоположение материи и духа. Второе было монистическим, т. е. признавало основой мира только материю, а все психические явления считало лишь одним из свойств последней. Условно можно сказать, что спиритуалистические учения соответствуют мировоззрению феодальных классов, а механистические – мировоззрению буржуазных, по крайней мере, в период борьбы последних с феодализмом. Пролетариат, выходя на арену мировой истории, должен был выявить свое собственное мировоззрение. что и случилось, когда К. Маркс и Ф. Энгельс критически переработали все философское наследство прошлых эпох и ближайшим образом немецкую классическую философию и создали диалектический материализм. Этим они ниспровергли всяческую метафизику. В. И. Ленин добил последнюю своими философскими работами и поставил науку вообще и естествознание в частности на твердое реалистическое основание.

Каким же образом диалектический материализм освещает вопрос о происхождении жизни на Земле?

Прежде всего, следуя ему, мы исключаем все необоснованные гипотезы о происхождении на Земле жизни. Жизнь не извечна, не занесена на Землю с других планет, а тем более из других звездных миров. Жизнь не сотворена, не создана творцом. Жизнь появилась на Земле в результате тех физико-химических превращений вещества, которые имели место в начале протерозойского периода, одновременно с развитием первичной земной коры и первичного океана.

Жизнь в своем начале – результат комплексирования, усложнения химии углерода, в позднейшем результат развития химии протеиновых соединений, бесконечное усложнение тех реакций, в которые вступают так называемые органогены: углерод, кислород, водород и азот как между собой, так и с металло-органическими соединениями.

Далее идет вопрос о том, как усложнялась жизнь раз появившись на Земле. Согласно положениям диалектического материализма, мы не допускаем никакого предвечного закона развития, никакого ортогенеза, никакого автономизма. Развитие жизни совершалось параллельно с усложнением других явлений, происходивших на поверхности Земли. Жизнь не мыслится сама по себе, но только в окружении внешней среды. Изменения в составе и плотности атмосферы, явления выветривания горных пород, изменения в очертании и распределении материков, трансгрессии морей, перемены климата, образование почвенного покрова, наконец, взаимодействие самих живых существ, – таковы причины, влияющие на изменение и осложнение форм и строений, на так называемую эволюцию органических форм.

А над всем этим – периодические и непериодические изменения в состоянии Солнца, в солнечной радиации, главном источнике энергии явлений, происходящих на поверхности земного шара.

Таким образом, в нашем изложении история растительных организмов тесно переплетается с изменениями внешней по отношению к ним среды.

Наконец, творцы исторического материализма указали нам на необходимость держать курс научных исследований возможно ближе к потребностям человечества, к нуждам развивающегося социалистического строительства, к обеспечению благосостояния трудовых масс.

Поэтому и в нашем изложении, посвященном восстановлению далекого прошлого растительного мира, в изложении, по самому существу своему проникнутом тем историзмом, который в свое время так радовал Маркса и Энгельса в сочинениях Лайеля, Ч. Дарвина и других, порой даже мало известных естествоиспытателей, мы посвящаем заключительные страницы культурным растениям, их прошлому и будущему.

Для нас поля золотой пшеницы, белые пятна раскрывающихся коробочек хлопка, гнущиеся под тяжестью плодов фруктовые деревья, синеющие миллионами цветов льняные посевы так же закономерны и так же историчны, как и ископаемые леса Аризоны или картины нетронутой сибирской тайги. На фактах современности учимся мы читать летопись минувшего, а из познания хода исторических процессов, на основании наших знаний о минувшем, пытаемся наметить нормальные пути к построению будущего.

И все время мы остаемся в своей сфере, в сфере основных проявлений растительного организма, его зависимости от окружающей его среды и его воздействия на внешний по отношению к нему мир.

Диалектический материализм дает нам надежную путеводную нить. Под его критическим оном расплываются неосновательные, подчас вредные, гипотезы, внушенные их творцам или пережитками прежних идеологий, или реакционными веяниями окружающей авторов социальной среды.

Никаких фантазий, никакой метафизики; точно установленные наукой факты и обобщения, освещенные теорией диалектического материализма, – таков наш путь. Значение нашего «Происхождения растений» – не изложение новых фактов, а такое их сопоставление, которое дает стройную картину изменений вещества и формы, приведших в конечном итоге к появлению ржи. пшеницы и других культурных растений, обеспечивающих благосостояние человечества.

Глава I
МЕСТО ЗЕЛЕНЫХ РАСТЕНИЙ В КОСМОСЕ И ЗНАЧЕНИЕ ИХ ДЛЯ ЧЕЛОВЕКА

Ежедневный опыт показывает, что человек в своем обиходе широко использует мир растений. Растения дают нам основную массу пищевых веществ, материал для выработки нашей одежды, строительные материалы и топливо. От растений мы получаем и вкусовые вещества и лекарственные. Растения дают нам дубильные экстракты, служат для окрашивания тканей, являются источником ароматических соединений для нашей парфюмерной и мыловаренной промышленности. Растительные масла, различные спирты, смолы и пр… добываемые из растений, широко используются в химической промышленности. Растения же, тлея в земле, образовали грандиозные запасы горючего: каменный уголь, нефть и торф, необходимые для тяжелой и легкой промышленности.

В пищу идут также вещества животного происхождения, но животные, которыми мы питаемся, вырабатывают эти вещества из растений. Значит, и в этом случае можно сказать, что мы питаемся растениями, переработанными животными. Без растений не было бы ни коров, ни овец, ни лошадей, ни других окружающих нас животных. Даже животные крайнего севера: киты, тюлени, моржи и различные породы рыб – погибли бы, если бы кроме них в море не было миллиардов микроскопических водорослей, образующих так называемый планктон.

В пищу вообще идут только вещества, могущие поддерживать в теле животного и человека свойственную им энергию.

С механистической точки зрения животное, как и человек, является как бы искусно построенной машиной. Желудок измельчает и растворяет попавшую в него пищу, пищевые растворы через стенки тонких кишок поступают в кровь, где или идут на рост и восстановление тканей тела, или же сгорают под действием кислорода, поглощенного легкими при дыхании. Словом, желудок, легкие и кровь заменяют топку и паровой котел, нервная система заменяет собой систему направляющих клапанов, а мышцы соответствуют цилиндрам, поршням, зубчатым колесам и валам. Топливо в этой машине и есть пища. Поэтому в пищу годятся только определенные вещества, именно углеводы [1]1
  Углеводами называются в химии вещества, состоящие из углерода, водорода и кислорода, причем водород и кислород находятся здесь в том же количественном отношении один к другому, как и в воде. Сюда относятся: сахар, крахмал, клетчатка и другие подобные им по своему химическому составу соединения углерода, водорода и кислорода.


[Закрыть], белки и жиры, и лишь немногие другие вещества растительного и животного происхождения. Остальными же находящимися на земле веществами мы питаться не можем.

Известно, что в некоторых странах Южной Америки и Африки в голодные годы люди пытались многократно есть жирную на вид и мягкую на ощупь глину. На берегах Охотского моря находят так называемую горную сметану, которую также иногда едят. Однако глинистые вещества дыхания и жизни не поддерживают, и питание ими приводит только к своеобразным заболеваниям, не предотвращая исхудания и смерти от голода.

Все пищевые вещества могут гореть, это их общее свойство. Мы даже нередко оцениваем сравнительное достоинство различных видов пищи то теплоте, выделяемой ими при сгорании. Так, обыкновенный, или тростниковый сахар дает от 3921 до 4001 единиц тепла, называемых калориями, на 1 г веса. Крахмал, составляющий основу всякой муки, – от 4146 до 4200 калорий. Мясо без жира 5640,9, а с 7 % жира 5874,4, белок яйца 5711, а чистое коровье масло 9220. Средний человек тратит в сутки, по крайней мере, 2500 тысяч таких калорий и возмещает их пищей.

В то время как человек и животные на процессы горения тратят как углеродистые вещества, способные гореть, так и заключенные в них калории тепла, растения отличаются важнейшей особенностью накапливать их в себе. Происходит это оттого, что растения необходимую им пищу поглощают не в виде углеводов, жиров и белков, а в виде газов воздуха и воды. Из углекислоты воздуха они заимствуют углерод, из воды водород и кислород. Азот, необходимый для образования белков, берется из почвенных солей, растворенных в воде, всасываемой корнями растений. Короче, главная масса пищи, годной для поддержания жизни растений, заимствуется ими из воздуха и воды и лишь незначительная часть из почвы. Последняя доставляет не только азот, но и другие элементы. При сжигании растений остается зола, в которой можно обнаружить все те элементы, которые заимствуются растением из почвы.

Однако углекислота [2]2
  Воздух не химическое соединение, а смесь газов; анализы его, производившиеся в различных местностях, дают сходные результаты. Объемный анализ воздуха дает 20.95 % кислорода, 78,08 % азота и 0,93 % аргона. Воздух содержит еще от 0,03 до 0,04 углекислоты и менее 0,01 % инертных газов гелия, неона, криптона и ксенона, взятых вместе. Весовой анализ дает 23,1 % кислорода, 75,6 % азота и 1,29 % аргона. Сверх того воздух содержит значительное количество паров воды.


[Закрыть]воздуха заключает в себе такой углерод, который гореть не может. Углекислота – продукт полного сгорания углерода: ни при каких условиях она далее не соединяется с кислородом и не может выделить ни одной калории. Чтобы заключающийся в углекислоте углерод получил способность гореть, надо разложить углекислоту, диссоциировать ее, отделить углерод от кислорода, на что требуется огромная затрата тепла. Иначе можно сказать, что углерод углекислоты инертен, лишен энергии, гореть же и поддерживать явления жизни может только такой углерод, который заряжен известным запасом энергии. Потенциальная энергия, скрытая в углероде органических соединений в форме химической энергии, при горении и других окислительных процессах освобождается и переходит или в тепло, или в различные другие формы энергии, соответствующие явлениям жизни.

Зеленое растение устроено так, что может выполнять работу разложения углекислоты, если оно освещено. Источником производимой растением работы являются обычно солнечные лучи. Им могут быть и всякие другие световые лучи, независимо от их источника. Так, растения прекрасно разлагают углекислоту при освещении электрическим светом и даже обыкновенной керосиновой лампой. Иначе говоря, растение является машиной, в которой лучистая энергия света расщепляет угольную кислоту и заряжает частицы углерода энергией, той самой энергией, которая при последующем окислении этого углерода освобождается и вызывает в процессе горения явления света и тепла. Из свободного, заряженного энергией углерода растение и строит необходимые составные части нашей пищи: углеводы, жиры и белки.

Кроме того, мы все время вдыхаем из воздуха кислород, и на каждый кубический сантиметр, поглощенный нашими легкими, выдыхаем равное количество углекислоты. То же происходит при всех процессах горения; наконец, масса углекислоты выделяется вулканами. Казалось бы, что состав воздуха все время должен непрестанно меняться в сторону обогащения его углекислотой и обеднения кислородом. Такая порча воздуха уже давно поставила бы нас в трудное положение. К счастью, состав воздуха за исторические времена не изменился, ибо наряду с процессами образования углекислоты существует процесс восстановления углерода и освобождения кислорода. Процесс этот тесно связан с питанием зеленых растений.

Впервые этот факт обратил на себя внимание английского химика Пристли [3]3
  Впервые этот факт обратил на себя внимание М. В. Ломоносова. Однако Ломоносов не успел экспериментально подтвердить справедливость своих предположений. – Прим. ред.


[Закрыть]еще в 1772 г. Открыв кислород, Пристли заинтересовался, естественно, и вопросом, откуда он берется, и нашел, что зеленые растения исправляют воздух, испорченный дыханием животных или горением. В 1779 г. Ингентуз выяснил, что в темноте опыт Пристли не удается и что для выделения растением свободного кислорода необходим свет достаточной напряженности. В 1782 г. Сенебье открыл, что при этом затрачивается углекислота и что выделяемый растением кислород – это тот самый кислород, который был предварительно поглощен растением в виде связанного кислорода углекислоты [4]4
  Дальнейшую разработку этот вопрос, особенно с энергетической стороны, получил уже во второй половине XIX в. в работах К. А. Тимирязева.
  К. А. Тимирязев показал, что процесс построения органического вещества из неорганических протекает в зеленом хлорофилловом зерне. Хлорофилл поглощает солнечные лучи, энергия которых и производит работу по расщеплению углекислоты и соединению углерода с. водой. При этом обнаружилось исключительное значение красных лучей солнечного спектра, наиболее активно поглощающихся хлорофиллом и вместе с тем наиболее богатых энергией.
  К. А. Тимирязев показал также исключительную роль зеленого растения в жизни природы, подчеркнув, что оно является единственным аппаратом, непосредственно использующим и накапливающим солнечную энергию на Земле. Он говорил о космической роли растений, так как только с появлением зеленого растения в земной атмосфере возник свободный кислород, присутствие которого направило все дальнейшее развитие лика Земли и биосферы по определенному пути. – Прим. ред.


[Закрыть].

Таким образом, наличие на Земле мира зеленых растений обеспечивает питание и дыхание животных и человека, а также накопление горючих материалов, представляющих собою частью также углеводы, частью углеводороды и даже почти чистый углерод.

Без зеленых растений жизнь на Земле была бы ограничена ничтожным кругом некоторых своеобразных по своему питанию бактерий. Все остальные живые существа поддерживают свое существование только благодаря способности растений накоплять углеводы, жиры и белки, а также вырабатывать свободный кислород в количествах во много раз больших, чем это необходимо для их собственных питания, дыхания и роста.

Таким образом, космическое значение растения состоит прежде всего в том, что оно поглощает солнечные лучи, заставляет их заряжать частицы диссоциируемого одновременно из углекислоты углерода потенциальной химической энергией. Оно создает на Земле мощные запасы солнечной энергии, обогащает атмосферу кислородом и образует запасы пищи, обеспечивающие питание животных и человека. Далее мы увидим, что своим химизмом растение воздействует и на неорганическую природу. Для человека растения – неисчерпаемый источник питания и всякого рода индустриального сырья.

Отсюда понятен наш интерес к тому, как это случилось, что на Земле появились зеленые растения, откуда явились первые их зачатки, как они заселили Землю, как преобразовались в современные нам растительные формы и как образовались те леса, которыми мы окружены в настоящее время.

«Формой развития естествознания, поскольку оно мыслит, является гипотеза. Наблюдение открывает какой-нибудь новый факт, делающий невозможным прежний Способ объяснения фактов, относящихся к той же самой группе. С этого момента возникает потребность в новых способах объяснения, опирающегося сперва только на ограниченное количество фактов и наблюдений. Дальнейший опытный материал приводит к очищению этих гипотез, устраняет одни из них, исправляет другие, пока, наконец, не будет установлен в чистом виде закон» [5]5
  Ф. Энгельс. Диалектика природы. М., Госполитиздат, 1952, стр. 191.


[Закрыть].

Ф. Энгельс

Глава II
ЗЕМЛЯ ДО ВОЗНИКНОВЕНИЯ НА НЕЙ РАСТЕНИЙ

Работы астрономов, геологов и других ученых над строением и развитием небесных туманностей, звезд, Солнца, планет солнечной системы с их спутниками и нашей Земли позволяют с достаточной вероятностью установить общую картину тех изменений, которым подвергалась наша Земля в течение первых миллионов лет ее существования.

Зародилась она в составе одной из спиральных туманностей, подобной одной из ныне существующих на небо. Туманности эти состоят из быстро движущихся газовых частиц, имеющих более или менее однородное строение. В составе туманностей спектроскоп не обнаруживает линий спектра, по которым можно было бы судить о присутствии здесь определенных химических элементов. Нет ни углерода, ни кислорода, ни азота. Постепенно эта масса первичной материи, сжимаясь и сближая свои частицы, превратила часть энергии этих быстро движущихся частиц в лучистую энергию и приобрела свойства белой звезды. Около 1920 г. очень стройной казалась гипотеза Локайера, выведенная им из анализа звездных спектров. Локайер полагал, что при повышении температуры идет распад вещества до первичной материи, а при охлаждении происходит вновь созидание элементов из этой материи. Поэтому он думал, что на очень горячих космических телах есть только один элемент, именно протоводород, по мере охлаждения к нему присоединяется гелий, затем «протометаллы», еще позднее углерод, азот, кислород и кремний, при дальнейшем охлаждении появляются самые металлы, а протоэлементы исчезают. Согласно этой гипотезе схема звездной эволюции отвечала схеме эволюции химических элементов.

Позднее индийский ученый Мег-Над-Сада показал, что протоэлементы Локайера – не что иное, как ионизированные газы. При температуре в 12 000° ионизируются магний и кальций, а при температуре в 25 000° ионизируются даже водород и гелий.

Теперь почти единогласно признано, что вселенная построена преимущественно из тех же 92 элементов, которые входят в состав Земли. По словам А. Е. Ферсмана (Геохимия. т. I, 230), часть мирового процесса – от спиральных туманностей до белых звезд – рисуется в свете явлений создания более тяжелых атомов. Группировка водорода в гелий и сочетание гелиогрупп вместе являются источником огромных нагреваний, конденсации материи и накопления более тяжелых атомов. Синтез гелиевых групп из водорода идет с огромным выделением тепла. Получаемые из этого синтеза сочетания оказываются необычайно прочными элементами. Это – атомы, построенные из гелиогрупп и обладающие атомными весами, «ратными 4. Они обладают наибольшей распространенностью и устойчивостью атомов. Таковы гелий, углерод, кислород, магний, кремний, сера, кальций, железо и некоторые другие. Позднейшее развитие идет уже по линии образования сложных соединений. Так, кремний, вступая в разнообразные соединения с другими элементами, дает силикаты, составляющие основу всего мира минералов.

Последующая потеря энергии путем излучения и сжатия массы молодой планеты переводит ее в стадию красной звезды, более холодной. Еще позднее на поверхности Земли Стали, благодаря дальнейшему излучению и охлаждению, образовываться шлаки как первый зачаток твердой земной коры. Они неоднократно снова плавились и опять охлаждались и твердели, пока, благодаря центробежной силе, не скопились в экваториальном поясе настолько прочно, что стали постоянным явлением. От экватора образование земной коры стало постепенно распространяться по направлению к полюсам, и когда кора достигла значительной толщины, то она охватила и оба полюса. Некоторые думают, что планета Юпитер до сих пор еще не закончила эту фазу развития сплошной твердой коры.

И. Вальтер полагает, что «образование твердой земной коры было, несомненно, самым важным событием в истории нашей планеты: оно отделяет звездное первобытное время от начинающейся с той эпохи собственно геологической истории» [6]6
  И. Вальтер. История Земли и жизни. 1911, стр. 45.


[Закрыть],

Одновременно с процессами сжатия и охлаждения шло выделение газообразных веществ, благодаря их легкости все время отбрасываемых центробежными силами к поверхности. Вместе с этим Земля стала дифференцироваться на ряд заключенных одна в другую оболочек. Первою сформировалась газообразная оболочка, или атмосфера, и, когда температура ее понизилась до 4000°, в ней стали за счет элементарных газов возникать все более и более сложные химические соединения. Глубже под атмосферой сконцентрировались огненножидкие массы, получившие название магмы, или пиросферы, а ближе к центру все еще находились под большим давлением массы первобытных газов, как измененный остаток ранних периодов образования земного шара.

С образованием коры и закончилась для Земли звездная фаза. Кремнекислые соединения алюминия, кальция, калия, магния, натрия и железа окружили расплавленное внутреннее ядро, выкристаллизовались и образовали первичные горные породы, подобные современным лавам, которые являются несомненно огнезданными скалами. До образования коры, или литосферы, происходившие на Земле явления состояли главным образом в лучеиспускании тепла в холодное мировое пространство, но как только между атмосферой и пиросферой появилась, разделяя их, вновь образовавшаяся земная кора, картина резко изменилась. Внутренность Земли, окруженная уже охлажденной корой, может терять тепло только благодаря теплопроводности последней, т. е. замедленно. Если принять толщину современной нам литосферы в 75 км, то отдача тепла становится крайне ослабленной. И. Вальтер видит в каждом дымящемся вулкане, в каждом охлаждающемся потоке лавы, в каждом горячем источнике частичное проявление векового охлаждения Земли [7]7
  В 1944 г. акад. О. Ю. Шмидт предложил метеоритную теорию происхождения Земли, по которой Земля, как и другие планеты солнечной системы, образовалась из межзвездного вещества путем захвата его при прохождении Солнцем центральной плоскости Галактики. По этой теории, совершенно необязательно признавать начальное расплавленное состояние Земли. Вулканические извержения могут быть вполне объяснены неравномерным распределением радиоактивных веществ, вызывающих местные разогревания Земли. – Прим. ред.


[Закрыть]. Но все же отдача тепла земным шаром мировому пространству теперь ничтожна по сравнению с тем, что происходило до образования сплошной литосферы.

Одновременно с этим несравненно большее значение получают солнечная теплота и положение земной оси, вызывающие движения газовых масс в первобытной атмосфере. Постепенно начали слагаться климатические тепловые поясы, пассатные течения и климатические полюсы, которые с той поры и направляют ход развития поверхности Земли.

Земная кора разделила также и жидкие массы Земли на вадозные, т. е. все воды, циркулирующие как на поверхности, так и в наружных слоях земной коры, и эруптозные, прорывающиеся из магмы, куда относятся раскаленно-жидкие лавы, вулканические пары и ювенильные водные источники, воды которых, образовавшись на значительной глубине, впервые подходят к земной поверхности.

Вода образовалась на Земле, в ее атмосфере, сначала в виде водяных паров, приблизительно в то время, когда земная кора остыла до температуры, близкой к 364°. Сгущаясь, пары эти начали давать воду, в которой легко растворялись пары хлористого водорода, аммиак и углекислота, уже входившие в состав атмосферы. При дальнейшем охлаждении земной поверхности потоки этой воды ринулись в виде ливней на земную кору и образовали первичный океан, вымывая себе ложе среди горных пород.

Если бы всю воду современных океанов распределить по всей поверхности Земли равномерно, то она образовала бы ровный слой в 2000 м толщиной. Отсюда естественно предположение о таком изначальном периоде, когда суши не было вовсе, а море одевало всю Землю. Трудно, однако, допустить, что в литосфере того времени не было никаких деформаций, что она имела гладкую ровную поверхность. Скорее и тогда в ней происходили явления горообразования, и высокие места, острова суши выступали из волн первичного океана.

В первичном океане под влиянием лунного притяжения сейчас же установились приливы и отливы, разрушавшие его берега. Под влиянием неравномерного нагрева солнцем установились морские течения. Вымывание растворимых солей из литосферы обогащало воды океана хлоридами и сульфидами, в противоположность водам суши, речным и озерным, в которых преобладают карбонаты [8]8
  Карбонаты – соли угольной кислоты, напр., углекислый кальций, образующий известняки; сульфиды – соли серной кислоты, напр., сернокислый кальций, или гипс; хлориды – соли хлористоводородной кислоты, напр., хлористый натрий, или поваренная соль.


[Закрыть].

Так возникла четвертая, хотя и не сплошная, по от того не менее важная, сфера Земли, именно гидросфера. Вода с ее способностью растворять различные газы, соли кислот, кислоты и щелочи стала одним из важнейших химических деятелей на земной поверхности. Благодаря воде сильно возросли разнообразие и сложность химических соединений, увеличилось разнообразие минералов и создались условия для образования разнообразнейших горных пород. Наконец, благодаря воде создалась с течением времени возможность появления жизни. А жизнь, раз появившись, создала еще одну сферу, охватившую почти всю поверхность Земли, именно биосферу, важнейшую часть которой и составляет растительный покров Земли, ее фитосфера.

Таким образом, Земля в ее современном виде состоит из нескольких шарообразных оболочек, заключенных одна в другую. Не надо, однако, думать, что они резко разграничены. Воздух проникает во все трещины литосферы, растворяется в водах гидросферы, проникает в живые организмы. Частицы минеральных веществ в виде пыли вместе с зародышами микроорганизмов взмучиваются в атмосфере и переносятся воздушными течениями, поднимаясь нередко на высоту нескольких километров. Вода проникает глубоко в толщу литосферы, а граница между литосферой и пиросферой уже совершенно, неопределенна. Тем не менее не бесполезно отметить в истории Земли появление этих сфер и точнее определить их.

1. Атмосфера, или воздушный океан Земли, верхние слои которого сильно отличаются от нижних, ближайших к нам.

2. Гидросфера, водная оболочка Земли. Сюда относятся не только воды морей, озер, рек и болот, но и снега и льды северных стран и высоких гор.

3. Биосфера, совокупность живых существ и вырабатываемых ими химических соединений.

4. Литосфера, каменная оболочка Земли. Совокупность всех горных пород, как входящих в состав гор и подстилающих равнины, так и тех, которые подстилают дно океанов.

5. Пиросфера, огненножидкие массы внутри Земли на глубине около 75 км от поверхности.

Внутреннее ядро Земли до сих пор остается для нас загадкою. Прямых сведений о нем нет, имеются только различные соображения, выработанные на основании удельного веса Земли и других косвенных указаний.

Общая мощность атмосферы превышает 200 км, мощность гидросферы определяется, с одной стороны, глубиной океанов, с другой, высотой верхних облаков; вместе это составит до 25 км; мощность литосферы, как уже было указано, составляет предположительно около 75 км.

Биосфера, в состав которой входит растительный мир, нигде но представляет особенно мощного слоя. Если принять, что некоторые тропические леса имеют среднюю вышину до 100 м, а слой почвы под ними дает жизнь различным почвенным организмам, особенно бактериям, еще на 50 м вглубь от поверхности, то наибольшая мощность достигает всего 150 м. В море слой воды, населенный живыми существами, превышает 2000 м, но на больших глубинах население это сильно разрежено. Впрочем, в атмосфере бактерии попадаются еще на высоте, превышающей 5 км, а в последнее время пурпурные бактерии были извлечены с нефтяными водами из буровых скважин глубиной более 1200 м. Возможно поэтому, что и на суше слой биосферы дает толщу, близкую к тому, что мы только что указали для мирового океана.

Значение биосферы в общем строе происходящих на Земле явлений очень велико, так как растения и животные не только вырабатывают из пищевых веществ свое собственное тело, но и сильно влияют химически на минеральный мир. Используя каждую доступную им частицу углерода, водорода, кислорода, азота, серы, фосфора, калия, кальция, магния, железа и многих других элементов и по использовании возвращая ее в окружающую их среду, живые существа вызывают грандиозное явление – круговорот веществ в природе.

Дальше мы посвящаем четвертую главу нашей книги круговороту вещества в природе, теперь же укажем лишь на то обстоятельство, что частицы углерода, азота или любого другого из перечисленных только что элементов могут входить в целый ряд сложных реакций, образовывать в соединении с другими элементами большое число сложных тел и снова освобождаться из них. Так, углерод входит в различные углеводороды, углеводы, спирты, кетоны, альдегиды, кислоты, металлоорганические соединения и протеиновые, или белковые, алкалоиды и пр. Вступая в состав живого организма или выходя из него, каждый элемент проходит через ряд реакций, пока не вернется в свое исходное состояние в составе атмосферы или почвенного раствора.

Прежде чем перейти к вопросу, как возникла жизнь на Земле, остановимся еще ненадолго на работе, которую производит на Земле солнечный луч. Не зная той основной роли, которую играют солнечные лучи в возникновении и бытии жизни, мы не можем судить и о развитии жизни на Земле.

Предположим, что Земля подобна Луне, т. е. лишена наружной газообразной оболочки, лишена также воды и жизни. Какую работу может выполнить Солнце да ее поверхности в этом случае?

На Луне Солнце действует непосредственно на поверхность литосферы. Лунный день равен 14 суткам 18 часам 22 минутам. в течение которых Солнце непрерывно нагревает камни и пески лунной поверхности. Ясно, что температура последних сильно подымается. Ночь сменяет день с поразительной для нас быстротой и продолжается также долго. Температура при этом падает приблизительно до 100° мороза. При таких резких переходах от тепла к холоду и обратно расширение и сжатие отдельных минералов, входящих в состав горных пород Луны, совершается с неодинаковой силой, и связь между ними нарушается. Если уже на Земле морозы немало способствуют разрушению горных пород и образованию в горах каменных развалов и осыпей, то в условиях лунного климата они действуют значительно напряженнее. Получившиеся таким образом отдельные камни и песок сыпятся по закону притяжения к подножию гор и образуют нагромождения мелкого материала. Вот и все, что можно счесть работой Солнца на поверхности Луны или– другого подобного ей тела, лишенного воды и атмосферы или имеющего крайне разреженную атмосферу.

Если мы теперь мысленно перенесемся на такую планету, которая, кроме литосферы, имеет еще атмосферу, состоящую из смеси различных газов, но лишена воды, то здесь работа Солнца проявится много разнообразнее и сильнее. Разрушение поверхностных частей литосферы, как результат нагревания и охлаждения, будет идти своим чередом, но, кроме того, нагревание и охлаждение атмосферы вызовет перемещение газовых масс от нагретой части к охлажденной. Произойдет явление ветра, которое, в зависимости от густоты или разреженности атмосферы или от степени ее нагревания и охлаждения, будет более или менее грандиозным. Ветер примет участие и в разрушении гор и в перемещении продуктов их разрушения. Произойдет целый ряд явлений, которые в земных условиях получили название сухой эрозии и которые можно наблюдать в пустынях.

Еще более сложна будет работа Солнца там, где имеется вода, образующая на границе атмосферы и литосферы прерывистый промежуточный слой гидросферы [9]9
  Так, по предположению астрономов, планета Венера окружена плотным слоем облаков, причем в спектре этой планеты есть линии, указывающие на присутствие паров воды.


[Закрыть]. Нагревая воду, Солнце вызовет образование водяных паров, которые на некоторой высоте над морем сгущаются в облака. Облака передвигаются ветром и при дальнейшем охлаждении дают дождь. Дождь, падая, размывает склоны гор, образует потоки и реки, которые перемывают продукты размыва горных склонов, вырывают подчас глубокие долины и сильно изменяют поверхность литосферы. Вода с растворенными в ней газами атмосферы является не только механическим, но и химическим деятелем и способствует разнообразным превращениям веществ на поверхности литосферы. Наконец, при более сильном охлаждении вода замерзает и, расширяясь, производит немалую механическую работу.