Общее понятие о биосфере[112]

Общее понятие о биосфере[112]

В биосфере, в пределах которой идет реально геологическая работа человека и за пределы которой она все еще слабо выходит, мы имеем дело с одной из определенных геологических оболочек, резко sui generic[113] и нигде на нашей планете не повторяющейся.

Биосфера и ее приближенный синоним — Лик Земли — оба понятия, введенные Э. Зюссом, но сейчас коренным образом измененные ходом дальнейшего исследования, ярко определяют основные черты поверхности нашей планеты: близость к космосу, не повторяющуюся на нашей Земле, и существование исключительно на ней живого вещества.

«Лик Земли» — картина Земли, если смотреть на нее из просторов Космоса. Э. Зюсс (1831–1914) и геологи того времени могли смотреть и на проявление жизни, и на Лик Земли, как на не зависимые друг от друга явления. Сейчас для нас ясно, что Лик Земли не является результатом «случайных явлений», а отвечает определенной резко ограниченной геологической земной оболочке — биосфере — одной из многих других, имеющих определенную структуру, характерную для земных планет. Эту структуру удобно назвать организованностью по характеру идущих в ней геологических процессов.

Живые организмы являются функцией биосферы и теснейшим образом материально и энергетически с ней связаны, являются огромной геологической силой, ее определяющей. Для того чтобы в этом убедиться, мы должны выразить живые организмы как нечто целое и единое. Так выраженные организмы представляют живое вещество, т. е. совокупность всех живых организмов, в данный момент существующих, численно выраженное в элементарном химическом составе, в весе, в энергии. Оно связано с окружающей средой биогенным током атомов: своим дыханием, питанием и размножением.

Так выраженные явления жизни изучаются в биогеохимии и выявляются как огромный геологический процесс, геологическая сила планетного характера.

Основным определяющим началом для них является астрономическое положение планеты — расстояние ее от Солнца и наклон ее оси к эклиптике[114]. Эти астрономические элементы мы пока можем рассматривать как данные. Они неизменны в течение всего геологического времени, сейчас это можно точно утверждать больше чем для двух миллиардов лет по крайней мере. Ничто пока не указывает, чтобы такое состояние когда?нибудь в геологическом времени менялось.

Указанные астрономические элементы Земли определяют климат, а климат определяет жизнь, покрывающую нашу планету. Годовой цикл — полный оборот Земли вокруг Солнца — не только является мерилом нашего времени (и геологического), но и выявляется естественным мерилом цикла жизни на планете. Цикл жизни связан с круговоротом химических элементов, создающим, как увидим, земную атмосферу (тропосферу), непрерывно закономерно выделяющих в нее жизненными процессами газы — О2, N2, С0₂, Н₂0 и т. д.

Наблюдения окружающей природы уже тысячелетия приучили к этому человечество, но научно только теперь это окончательно признано. Мне кажется, однако, что до сих пор в геологии недостаточно принимается во внимание планетный характер нашей Земли — основные астрономические элементы ее: наклон ее оси вращения к эклиптике прежде всего, и расстояние ее в течение года от Солнца, одного из основных источников энергии биосферы и одного из основных регуляторов всех геологических, химических и биологических явлений в биосфере. Планетный характер Земли больше всего сказывается в биосфере.

Солнечная константа, определяющая эту энергию, отвечает 1,94 кал в минуту на 1 см² на верхней границе «свободной атмосферы». Эго величина не постоянная, вопреки своему названию, но закономерно меняюицаяся. Во — первых, она зависит для Земли от расстояния Земли от Солнца. Ближе всего Земля к Солнцу 1 января — 22 949 радиусов, т. е. 146 207 000 км (в перигелии), а дальше всего — 3 июля (в афелии) —23 791 земной радиус, т. е. 151 570 000 км.

Это кажущееся изменение солнечной константы под влиянием движения Земли, не зависящее от Солнца. Но возможно — допустимо — и реальное колебание солнечной константы, проявляющееся входе времени бытового. По — видимому, это колебание меньше, чем недавно думали. Колебания вероятны и в связи с солнечными пятнами.

Научно допустимы колебания этой константы в течение геологического времени. Несомненно, климатические изменения в геологическом времени идут в биосфере в течение более 2 млрд лет по крайней мере, причем жизнь в биосфере не уменьшается по своей мощности, но расширяется и проникает в новые, раньше безжизненные области планеты. Ее значение увеличивается в ходе геологического времени. Ее проявлением является эволюционный процесс изменения организмов в ходе геологического времени, а ее значение проявляется прежде всего в «напоре жизни», который выражается в резком механическом воздействии на окружающую среду живого вещества. Этот «напор жизни» производится прежде всего размножением, а затем — ростом. Мы наблюдаем его, когда лес надвигается на степь или степь надвигается на лес. Он может менять окружающую нас природу. То же явление в море мы видим в коралловых островах, которые строятся главным образом кораллами и известковыми водорослями. Они подготовляют почву для наземных организмов.

Напор живого вещества есть одна из самых мощных нам известных геологических сил. Жизнь есть создание солнечного луча, что так ярко и глубоко впервые установил Р. Майер (1814–1878)[115].

Жизнь создает в окружающей ее среде условия, благоприятные для своего существования. Уже само непрерывное существоюние жизни с самых древних нам известных геологических отложений, с криптозоя, указывает, что климатические, прежде всего тепловые, условия биосферы коренным образом никогда не менялись. Климат в своих астрономических тепловых основах оставался неподвижным. Можно считать эмпирическим обобщением этот вывод.

Мы не знаем никакого промежутка времени на нашей планете, когда на ней не было бы живого вещества, не было бы биосферы.

В метаморфических породах[116], последним и окончательным продуктом которых является гранитная оболочка Земли, мы видим последний устойчивый продукт былых биосфер. Они образуются только на континентах.

Если нет следа катастрофического планетного изменения, связанного с изменением положения оси вращения планеты по отношению к плоскости эклиптики, нужно сделать вывод, что и световые свойства нашей планеты были те же, что и теперь, в течение всего геологического времени, более двух миллиардов лет минимум. Эти световые свойства чрезвычайно характерны. В предельных явлениях они могут быть выражены так: в окружении полюсов день и ночь длятся месяцами, на самом полюсе по полугодиям. На экваторе день и ночь равны двенадцати часам. От этих крайностей мы видим постепенные переходы.

Но астрономические данные определяют только самые общие черты климата. Распределение океана и суши, морские течения, воздушная циркуляция в тропосфере и колебания ее химического состава вносят большие изменения в тепловой и световой астрономический климат. Это выявляется не только в живом веществе и в его эволюции, но и в зональности всех геологических явлений нашей планеты. Это понятие зональности, такое простое, введено в научную мысль впервые в почвоведении В. В. Докучаевым, но для явлений жизни идет в конец XVIII в., к работам И. Канта (1724–1804) и А. Гумбольдта[117] (1769–1859). Явления зональности характерны для поверхности биосферы, для твердой ее части.

Мы здесь встречаемся с резко выраженной химической неоднородностью, связанной с геохорами[118]. В геохорах она резко проявляется как на картах геологических, так и ботанических и зоологических. Эта неоднородность, химическая в первую очередь, проявляется в меньшей степени в гидросфере, но и здесь она связана с твердым субстратом — дном и берегами, проявляется особенно резко в морях и в шельфах.

В пределах климатических поясов мы можем различать с химической точки зрения биогеохимические провинции, понимание которых только что начинает входить в жизнь и значение которых, и научное и бытовое, должно расти с ходом времени. В меньшей степени неоднородность — мозаичность — в физикохимической структуре должна сказываться и в подземных частях суши. Эта область только захватывается научным знанием. Пройдет, должно быть, немного лет, когда можно будет дать ее общий вывод. Сейчас мы только можем учитывать ее существование.

В ходе геологического времени мы наблюдаем для каждой местности резкие изменения климата, которые для нас, очевидно, с геологической точки зрения имеют основное значение и особенно резко, может быть, и исключительно, проявляются в биосфере. В геологии они выявляются в виде ледниковых и тесно связанных с ними озерных или дождевых периодов, мощность которых достаточна, чтобы в основных чертах изменить характер тепловых основ астрономического климата. Мы можем убедиться, что это явление проявляется уже в археозое, проявлялось несколько раз, и в настоящее время мы переживаем конец последнего ледникового периода, резко проявившегося в Северном полушарии, но отразившегося, например, на колебаниях уровня Тихого океана. Этот ледниковый период начался в третичной системе (в неогене), в плиоцене, может быть даже в конце миоцена, и длится по крайней мере 12–15 млн лет.

Мы видим, таким образом, что для планеты, взятой как целое, ледниковый период не есть период холода. Жизнь в это время мощно развивалась на планете, кроме относительно ограниченных участков суши и шельфов, покрытых льдом местами на высоту километров.

Характерно, что такие скопления материковых ледников происходили не только вблизи полюсов, но в некоторые из ледниковых периодов наблюдались и в местностях, близких к экватору. Например, в пермское время наблюдались в Индии и в Южной Америке. Это было примерно 190–220 млн лет тому назад (Шухерт и Денбар[119]).

Мы видим здесь резкое проявление того химического соединения, которое определяет всю геологическую историю биосферы — воды. Биосфера как раз представляет собой область, где вода господствует и по массе, и по своему геологическому значению и где она свободно переходит из твердого в жидкое и газообразное состояния.

История геологии переполнена попытками объяснить ледниковые периоды с тех пор, как идея о ледниковых периодах после нескольких десятилетий одиночных высказываний (Л. Агассис и др.) в 1860–1870–х годах окончательно вошла в научную мысль (П. А.Кропоткин, Торелль, Ф. Шмидт[120]). Можно сказать, что эти попытки до сих пор были неудачны. Искали объяснения в астрономических явлениях, допускали передвижение полюсов, движения материков и т. п. Мне кажется, что все такие попытки обречены на неудачу, так как становится ясным, что ледниковые периоды входят как закономерная часть в те критические периоды, о которых говорилось. Объяснения надо искать для этих критических периодов, а не для ледниковых, с ними связанных. Пока надо их принимать как эмпирический факт.

Ледниковые периоды, которые всегда приурочены к биосфере, прежде всего выражаются в резком нарушении климатического состояния всей планеты, но сверх того этому процессу предшествуют или сопутствуют явления другого порядка и другого рода, впервые отмеченного, независимо друг от друга, В. Рамзаем (1914 г.) и Д. Н. Соболевым[121] (1916 г.). С одной стороны, процессы, связанные с движениями земных твердых глыб в верхних частях земной коры, в области биосферы главным образом, а с другой — с резким изменением родового или видового характера живого вещества планеты.

По — видимому, все они генетически связаны, хотя по интенсивности и по порядку времени не совпадают. Ясно, что есть известная последовательность, закономерность в чередовании этих трех интенсивностей. В четвертичном периоде, во второй части которого мы живем, вероятно, наиболее ярким проявлением бывших здесь процессов с биосферной точки зрения является создание эволюционным путем человека, приводящее в конце концов к новой стадии биосферы — к ноосфере.

В живом веществе создалась новая геологическая сила ума и техники, раньше на нашей планете небывалая, которая нам кажется беспредельной и, возможно, в будущем выходящей за пределы планеты.

Впервые в эволюционном процессе произошло резкое изменение характера живого вещества, не связанное с изменением скелетных форм, но по — новому проявляющее эволюционный процесс, на который эмпирически в 1850–х годах указал Д. Дана в Нью — Хейвене как на цефализацию (принцип Д. Дана). Он указал на непрерывный с кембрия, с остановками, но без возврата назад, рост центральной нервной системы, мозгового аппарата в одном и том же направлении. Он не понимал его так, как мы теперь понимаем, но он правильно выразил его как эмпирическое обобщение научных фактов. Биосфера переходит в ноосферу. Четвертичный период надо начинать с конца плиоцена, как на это указывал А. П. Павлов, и общая длительность его тогда достигнет нескольких миллионов лет, возможно, до 15 млн. лет. Но в это время предки человека терялись в той живой среде, которую представляла в это время биосфера как царство крупных млекопитающих Осборна[122]. Только в четвертичную эпоху медленно и с борьбой охватывали поверхность планеты род Homo и близкие к нему питекантропус, синантропус и др. Только в последнее стотысячелетие они стали занимать ведущее положение, и в наше время Homo sapiens охватил планету и подходит к переработке ее в ноосферу.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.