О чем говорят и молчат почвы - Анатолий Никифорович Тюрюканов

Биосфера Земли, по В. И. Вернадскому, — это общепланетарная оболочка, состав, структура и энергетика которой в существенных чертах обусловлены прошлой или современной деятельностью совокупностей живых организмов (живым веществом) в течение геологического времени. В отличие от биологии, изучающей живые существа и их сообщества во всем их разнообразии состава и жизнедеятельности на всех уровнях организации жизни (макромолекулярном, клеточном, организменном и др.), учение о биосфере в трактовке В. И. Вернадского рассматривает живые организмы как нечто целое и единое, как живое вещество, то есть совокупность всех живых организмов с точки зрения их глобальной геохимической и энергетической роли в масштабе геологического времени. Деятельность живого вещества на планете создала условия для появления человечества и обеспечила его существование и эволюцию. В основе биосферы как планетарного явления лежит организованность, представляющая собой функцию взаимодействия живого вещества с энергетическими, геохимическими и информациионными потоками за время длительной эволюции Земли.

Рассматривая роль живого вещества в геологическом и космическом ракурсах, В. И. Вернадский пришел к выводу об огромной мощности биосферы (в несколько километров) и разнообразии ее состава. Особо следует оценить слова Вернадского:

“Биосфера не есть только так называемая область жизни. Это резко сказывается в ее веществе. Вещество ее состоит из семи глубоко разнообразных частей, геологически неслучайных”. Далее он выделил эти семь частей: живое вещество, биогенное вещество, косное вещество, радиоактивное вещество, биокосное вещество, рассеянные атомы, вещество космического происхождения. Отсюда вытекает, что биосфера — понятие планетарное, широкое, намного превосходящее по объему поле исследования биолога и почвоведа, которое ограничивается “областью жизни”. Вот почему при всей яркости термина “биосфера”, при всей оригинальности и глубине общего учения о биосфере его нельзя полностью отождествлять ни с “областью жизни”, ни с дисциплинами, ее изучающими.

По массе доля живого вещества в биосфере ничтожно мала, но по эффекту преобразования вещества и энергии, взятому в масштабе геологического времени, она огромна. Практически в биосфере все атомы подавляющего числа элементов периодической системы Менделеева прошли в своей истории через состояние живого вещества. Находясь в вечном круговороте, атомы не знают покоя, входя в состав то одного, то другого соединения, участвующего в больших и малых биогеохимических циклах миграции на суше, в океане, атмосфере, подземных водах и породах.

Живое вещество со своими геохимическими функциями, создав биосферу, настолько преобразовало лик Земли, что мы можем говорить об уникальности нашей планеты среди других планет Солнечной системы. Возраст Земли как космического тела оценивают в 5—5,5 миллиарда лет. Возраст находок ископаемых остатков организмов — 3—3,5 миллиарда лет. Время появления живых организмов на Земле благодаря новым отбытиям все более отодвигается в глубь геологических веков, а исходя из геохимических представлений В. И. Вернадского, жизнь на планете вечна, то есть она появилась приблизительно одновременно с возникновением Земли. И все это время живое вещество перерабатывало вещество литосферы, гидросферы и атмосферы. Естественно, что главная задача современной науки о биосфере состоит в количественной оценке основных параметров живого вещества и его работы по организации биосферы, что, в первую очередь, сводится к определению количества биомассы на суше и в океане. По приблизительным подсчетам, биомасса единовременно живущих организмов на Земле составляет 2,423х1012 тонн, а на долю водных приходится всего 0,003х1012 тонн. Вес растений–фотосинтетиков на Земле составляет 2,4х1012 тонн, а вторичных организмов (животных) — 0,023 1012 тонн. Предполагалось что биомасса микроорганизмов значительно меньше биомассы живого вещества, сосредоточенного в Мировом океане. Однако в последнее время установлено, что, несмотря на то что океан занимает две трети поверхности Земли, он почти в 1000 раз уступает суше по запасам живого вещества. С биосферной точки зрения океан — это биологическая пустыня. Окончательная, точная инвентаризация биомассы живого вещества планеты еще не проведена, но порядок величин установлен, по–видимому, правильно.

Однако важно не только оценить массу живого вещества на планете. Необходимо знать его видовое разнообразие, то есть знать, какие виды обитают на Земле, сколько и какова численность каждого вида, каков их вклад в энергетический и геохимический круговорот веществ. При этом нельзя упускать из поля зрения важнейший показатель — скорость размножения организмов. По разным оценкам в наше время на Земле существует около 3,5 миллиона биологических видов, из них на долю растений приходится около 500000 видов. Остальная часть видов приходилась на животных и микроорганизмы, учет и систематика которых далеки от завершения.

Среди животных организмов наибольшим числом видов представлен класс насекомых (около 1000000), причем это число не окончательное. Так что изучающему список видов современных обитателей Земли стоило бы задуматься над тем, что нынешняя геологическая эпоха — эпоха господства насекомых, а отнюдь не человека. Да и то сказать: 3,5 миллиона видов, прошедших миллиарднолетнюю эволюцию, и один вид — человек — возрастом в несколько тысячелетий. Тут есть над чем задуматься!

Биомасса живущих организмов характеризует один из статических аспектов биосферы. Скорость круговорота веществ и, в первую очередь, скорость размножения разных видов, или смена поколений, дает представление о биосферных процессах как о явлении динамическом. К сожалению, скорости размножения организмов еще должным образом не систематизированы, хотя оценке их В. И. Вернадский придавал большое значение. Известно, что быстрее всех размножаются микроорганизмы, медленнее других — млекопитающие. Скорости размножения организмов варьируют в интервале от 101 до 106 минут.

Прижизненные функции живого вещества разнообразны по масштабам, а их вклад в геохимические процессы зависит от дифференциального эффекта каждого вида организмов, его численности, скорости размножения, метаболической активности и ряда других факторов.

С живым веществом, представляющим собой мощный геохимический фактор в биосфере, связаны следующие функции: газовые, концетрационные, окислительно–восстановительные, биохимические и биогеохимические. Совокупность этих функций определяет все химические превращения веществ в биосфере. Все функции, кроме биохимической, осуществляются в термодинамическом поле биосферы, которое, по В. И. Вернадскому, существенно отличается от автономного поля организма.

Газовые функции живого вещества проявляются в форме миграции газов и их превращений из простых форм в сложные и обратно, как следствий прижизненного и посмертного метаболизма. Живое вещество в биогеохимическом смысле состоит из газов (кислорода, азота, углекислоты, водород и др.). По мнению В. И. Вернадского, кислород и азот атмосферы, практически вся углекислота, в том числе связанная в известняках в виде карбонатов, природные горючие газы и т. п. — это производные живого вещества. Между живым веществом и газовой компонентой биосферы осуществляется постоянный обмен, определяющий важнейшие геохимические особенности нашей планеты. Среди основных газовых функций выделяются: кислородно–углекислотная, углекислая, озонная, азотная, углеводородная, сероводородная и терпеновая.

Концентрационные функции проявляются в способности живых организмов аккумулировать разные химические элементы, в том числе микроэлементы, из внешней среды (почвы, воды, атмосферы). Некоторые организмы концентрируют химические элементы в