Обмен веществ в Биосфере

Обмен веществ в Биосфере

Как ни велики наши знания, незнание всегда больше. Забывать об этом не следует. Есть проблемы, казалось бы, решённые современной наукой. Но и они требуют обновления в результате новых открытий.

Вернадский в 1931 году писал, что впадина Тихого океана образовалась при отрыве массы вещества, из которого, согласно гипотезе Д. Дарвина, сформировалась Луна. Эта гипотеза не подтвердилась. Вернадский признал свое заблуждение: «Допускавшиеся мною тогда представления… должны отпасть».

Он не считал себя оракулом, вещающим истины, понимал и исправлял свои ошибки (впрочем, они у него редки). Чужие ошибки также не вызывали у него негодования. Он понимал: некоторые «недоработки» не могут сильно повредить научной работе. Надо не ошибаться в главном.

Обдумывая свои ошибки, он мог прийти к новым оригинальным плодотворным идеям. Опрометчивое принятие идеи Д. Дарвина об отрыве Луны от Земли и последующий отказ от этой гипотезы способствовали обоснованию Вернадским важного эмпирического обобщения о диссимметрии нашей планеты.

На одном полушарии Земли преобладает океан, на другом — континенты. В большинстве случаев «под океаном» на противоположной стороне Земли находится континент (или прибрежная шельфовая зона, геологически неотделимая от него).

Таково устойчивое нарушение симметрии в строении Земли. Вернадский не сомневался, что это связано «с поверхностью планеты, твердой и жидкой, то есть с биосферой». «Нет ни одного крупного химического равновесия в земной коре, в котором не проявлялось бы основным образом влияние жизни, накладывающей неизгладимую печать на всю химию земной коры».

Какая сила поддерживает обособленное существование океанов и континентов? По мнению Вернадского, живое вещество. Оно вводит «в физико-химические процессы земной коры световую солнечную энергию». Поэтому «глубинные слои планеты — глубже 1000 км… — никоим образом не проявляются в каких бы то ни было геологических явлениях».

До настоящего времени убедительного объяснения диссимметрии Земли нет. Возможно, Вернадский подсказал верное решение. В его годы геология дна океанов была слабо изучена. Теперь очевидно: наиболее ярко выражается диссимметрия Земли в различии мощности, геохимии, структуры, истории земной коры в океанах и на континентах.

Огромная масса осадочных горных пород и их производных (в частности, гранитов), а также месторождений полезных ископаемых на континентах связаны с деятельностью живых организмов. Именно они устойчиво поддерживают диссимметрию, насыщая континентальную каменную оболочку солнечной энергией.

Модная ныне глобальная тектоника литосферных плит не учитывает ни этого явления, ни существования биосферы, ни коренного отличия истории, состава и структуры земной коры океанического и континентального типов.

Что полезного для практики и теории она даёт? Стали надёжными прогнозы землетрясений и цунами? Ни в коей мере. Из-за господства этой гипотезы они и впредь останутся проблематичными.

Может быть, эффективнее стали поиски и разведка полезных ископаемых? И тут данная гипотеза бесплодна. А без неё советские геологи в тяжелейших природных и экономических условиях открыли тысячи богатейших месторождений разнообразных полезных ископаемых.

Пробуренная в СССР Кольская сверхглубокая скважина, рекордная по глубине, не подтвердила предварительного прогноза строения земной коры, основанного на геофизических параметрах. Однако геофизики предпочли на это не обращать внимания.

Теоретически тектоника плит представляет некоторый интерес как одна из точек зрения. А её преподносят как доказанную теорию, не считаясь с тем, что она в корне противоречит учению Вернадского о биосфере, которое исходит из признания ведущего значения живого вещества и лучистой солнечной энергии в геологических процессах.

Некогда одни геологи полагали, что земная кора меняется в основном под действием глубинных сил планеты, другие отдавали предпочтение внешним факторам (Солнце, вода, живые организмы). От имени римских богов их называли плутонистами и нептунистами. Вернадский был, можно сказать, нептунистом. Верность такой позиции подтверждает энергетический баланс планеты: поток тепла из глубоких недр в сотни раз меньше, чем количество энергии, поступающей на земную поверхность от Солнца.

А как же вулканы и землетрясения? Это же гигантские выбросы энергии! Однако за год все вулканы и землетрясения Земли вырабатывают десять раз меньше энергии, чем техногенез. Этот объективный показатель поверхностной активности Земли не принят во внимание сторонниками «плитотектоники».

Если геофизическая схема противоречит геохимическому обобщению и концепции биосферы, то следовало бы такую схему если не отбросить, то принципиально переработать. Например, взяв за основу теорию дрейфа материков А. Вегенера. Хотя в таком случае примитивной модели не получается (так мне объяснили два математика, академики РАН).

На континентах хорошо развиты три слоя коры — осадочный, гранитный и базальтовый, а в океанах — почти сплошь базальтовый, перекрытый незначительными по мощности осадками. Одно уже это показывает, что нет оснований объединять в пределах одной литосферной плиты кору континентального и океанического типа, которые в геологической истории развивались по-разному.

Вернадский из факта диссимметрии Земли сделал вывод: биосфера действует не как механическая, а как органическая система. Каменная оболочка осуществляет интенсивный обмен веществ с газовой и водной оболочками, а также с живым веществом, пронизанным солнечной энергией.

И тогда возникает вопрос: что следует считать биосферой?

Казалось бы, ответ давно дан Вернадским: планетная оболочка, охватывающая область активной современной жизни — ныне обитающие на Земле организмы, атмосфера до высоты 10–12 километров, Мировой океан, наземные и часть подземных вод, земная кора до глубины порядка 3 километров.

Такое определение вошло в учебники, словари, энциклопедии. Известный американский ученый Дж. Хатчинсон подчеркнул: «Концепция биосферы, которую мы принимаем сейчас, в основном опирается на идеи Вернадского».

Для познания биосферы оправдан и фундаментален геохимический подход, лежащий в основе учения биосферы. Но это не истина в последней инстанции, а мнение авторитетного учёного, поддержанное мировым сообществом.

Владимир Иванович создал учение о биосфере, имея в виду текущие земные процессы, происходящие в пределах бытия человечества. Такая точка зрения ограничивает горизонт исследований современными процессами. Это мешает осмыслить особенности земной области жизни в геологических масштабах пространства и времени.

Глобальные круговороты вещества длятся многие миллионы лет. Память о них сохраняет земная кора. Её Вернадский называл «областью былых биосфер». Это понятие тоже вошло в науку. И оно, по моему мнению, не вполне корректное.

…Предвижу усмешку знатоков: мол, пора бы вспомнить басню о слоне и моське. Как можно посягать на великое учение Вернадского о биосфере!

Спору нет, это учение — выдающееся научное достижение. Однако его не следует уподоблять памятнику, на который остаётся только любоваться. Его надо осмысливать творчески.

Верно ли говорить о «былых биосферах»? Разве Биосфера (именно так, с заглавной буквы) как земная оболочка не существовала миллиарды лет? Разве прошлое не является естественной частью её жизни? Разве вся земная кора не динамичная, изменчивая система?

Например, наша память — сгусток прошлого опыта, а без неё мы не можем считаться полноценными людьми. В нашем теле много лет беспрерывно идёт биохимический обмен веществ. Разве корректно, исходя из этого, называть его «областью былых жизней»?

Для каждого вида организмов мы определяем существование, исходя из материалов палеонтологии. По тому же принципу надо определять и пределы области жизни, не замыкая её в узких рамках современности.

В геологических масштабах времени — миллионолетия! — каменная твердь оживает. Растут и разрушаются горы; моря и озера блуждают по континентам, изливают лаву вулканы, в земной коре пульсируют растворы; под давлением при высокой температуре скальные породы обретают пластичность и текучесть. Меняются очертания и расположение материков, океанические течения, природные зоны, ландшафты.

Постоянно идёт обмен веществ между атмосферой, гидросферой, земной корой, живыми организмами. Он продолжается без перерыва в течение всей истории нашей планеты. Такова глобальная область жизни с позиций геологии. Её можно назвать Биогеосферой, или Биосферой (имя собственное, обозначающее уникальный глобальный организм), или Геей, как предложил английский учёный Джеймс Лавлок.

Это новое понятие характеризует особое природное тело и помогает понять жизнь Земли, эволюцию области жизни, накопление информации, сложности, энергии.

Итак, Биогеосфера (Биосфера, Гея) — живой глобальный организм, существующий, совершенствуясь, миллиарды лет. В нём возникли, развивались и существуют мелкие формы жизни: бактерии, растения, грибы, животные, человек. В него входят системы (органы) планетного масштаба. Один из них — Мировой океан.

Ученые В. Л. Лебедев, Т. А. Айзатуллин и K.M. Хайлов пишут: «Если мы сравниваем океан с клеткой (или с организмом), а не наоборот, то это только потому, что, во-первых, в настоящее время интимные регулирующие механизмы клетки изучены гораздо лучше и, во-вторых, клетка, в отличие от океана, — уже признанный объект пристального внимания кибернетики […]

Мы могли бы привлечь на помощь теорию информации и показать, что океанические системы тоже должны обладать памятью и даже рассчитать ее емкость, а потом сопоставить с биологическими системами. Мы не стали привлекать внимание к поражающим воображение цифрам, к сенсационным выводам».

Одно из приводимых ими доказательств: «Океан отвечает на любую попытку внести возмущение как единое целое, откликается и «защищается» реакцией всех элементов, подключая одновременно и химические, и физико-химические, и геохимические, и биологические механизмы саморегулирования, подключая также ресурсы атмосферы и дна — т. е. биосферы в целом. Отвечает как сложная, но единая динамическая система и одновременно как звено более сложной системы — биосферы».

Единственно, в чём трудно согласиться с данными авторами: Мировой океан — не клетка, а часть глобального организма Биосферы, в который входят земная кора, живое вещество, все природные воды и тропосфера.

Этот организм, безусловно, сложнее, чем наш головной мозг, а живёт, развиваясь, много миллиардов лет.

В геологической истории проявляется жизнь Биосферы как динамичной, развивающейся системы. В ней происходит обмен веществ и накопление информации. У поверхности сравнительно быстро идёт газовый обмен, дольше — круговорот воды, а циклы переработки каменной массы занимают огромные сроки.

Полная аналогия с нашим организмом! В нём наиболее активно с внешней средой осуществляется газовый обмен в ритме дыхания. Дольше идет круговорот воды, а циклы переработки пищи ещё медленнее. Своеобразные круговороты земной коры действуют на активных контактах континентальной и океанической коры, в молодых горных странах.

К сожалению, гипотеза круговоротов литосферы до сих пор остается вне серьезного интереса специалистов. Несколько раз писал я о ней (начиная с книги «Подвижная земная твердь», 1978); в ответ — тишина. Над умами довлеет «глобальная тектоника плит» — бесплодная на практике и в теории механическая модель мертвой планеты.

Это печальное обстоятельство сказывается и на геологической мысли, и на мировоззрении вообще. Ибо если Биосфера не обладает свойствами жизни, то появление здесь организмов, эволюция, сотворение человека — цепь чудес, невероятные события, нелепая случайность в мире, взорвавшемся как вселенская бомба.

Учение о Биосфере (Биогеосфере) включает прошлое нашей планеты. В геохимических и геофизических круговоротах активно участвует вся земная кора. Она входит в Биогеосферу, которая в пространстве достигает глубин более ста километров, а во времени охватывает многие миллиарды лет.

Человек сотворён Биосферой, является её частью, неотделим от неё.

Концепция Биогеосферы не противоречит учению Вернадского о биосфере и не замещает его. Это — дополнение и развитие его учения, которое является центральным ядром современного естественно-научного мировоззрения.

Нет, вернее сказать: должно являться. До сих пор господствуют идеи, основанные на физико-математических моделях Мироздания и динамики Земли, развития живых организмов (гипотезы Большого взрыва, глобальной тектоники плит, гибели динозавров от падения астероида, происхождения жизни). Они противоречат учению о биосфере.