ГЛАВА ВТОРАЯ. О живом веществе с геохимической точки зрения

Смотрите также:

Какое вещество считается живым

Живое вещество

Живое вещество в почве

Все живое из живого – принцип Реди

Следы былых биосфер

Абиогенное вещество внеземного происхождения

Биосфера и ее живое вещество

Биогеохимический круговорот. Биогеоценозы...

Живое вещество суши

живое вещество

Живое вещество

Биогеохимия. Живое вещество

Исследования химического состава живого вещества

Зеленое живое вещество в биосфере

Вернадский Владимир Иванович

ВЕРНАДСКИЙ. БИОСФЕРА

НООСФЕРА. ВЕРНАДСКИЙ

Химический анализ в биологии

Таковы те данные химического характера, которые мы должны были бы иметь для самых основных и элементарных задач геохимического характера. Если мы теперь обратимся к тому, что сделано в этой области в течение более чем столетней работы со времени создания точной аналитической химии, мы убедимся, как я уже указывал, что не сделано почти ничего, что геохимики сталкиваются здесь с почти незатронутой областью, почти с tabula rasa.

Любопытно, что и в этой области, как очень часто в других научных вопросах, мы видим, что нам приходится вновь идти по тому пути, по которому было пошла научная работа, но остановилась с течением времени. Вскоре после успехов новой химии, с конца XVIII в., со времен Лавуазье, а может быть даже раньше, с середины века, со времен Руэля и вплоть до середины XIX столетия, многочисленные химики анализировали и химически изучали все тела природы, какие могли достать, в том числе и виды растений и животных. Этим путем были сделаны многочисленные открытия, например йода и брома в водорослях, меди Ёжоном в зеленых растениях и т. п. Эти старые работы заключают нередко интересные и посейчас указания, например указания Воклена на нахождение мышьяка и меди в организмах, но мы можем ими пользоваться с большим трудом, так как методы их работы не отвечают нашим современным требованиям. Они дали свое и создали аналитическую химию, но не имели продолжения.

Создание органической, а затем физической химии, множество вопросов техники и других наук, требующих химического исследования, создание и проверка химических теорий отвлекли научную работу на другой путь. Со второй половины XIX столетия, с 1860-х годов, вопрос о химическом составе и свойствах организмов затрагивается почти всегда попутно, главным образом при решении разных физиологических, агрономических, зоотехнических или технико-химических проблем. Оп уже не ставится с единственно всеобъемлющей широкой точки зрения — с точки зрения наблюдательного естествознания: точного описания природного явления. Химический состав организма не был признан характерным признаком вида, и его познание не казалось характерным проявлением животных и растительных социальных скоплений. Так, его приходится ставить только теперь благодаря геохимическим проблемам, вошедшим в науку. Мы возвращаемся этим путем к старым проблемам и вновь беремся за нить исканий, брошенную 60—70 лет назад, через несколько научных поколений.

Несомненно, среди массы фактов — тысяч химических анализов, которые мы имеем в своем распоряжении,— мы найдем данные по интересующему нас вопросу, но данные эти будут неполными и случайными и очень разной ценности. Мы воспользуемся, конечно, и ими для возможных выводов, но для огромных групп животного и растительного царств мы даже не имеем и их! [...]

Едва ли будет ошибочным утверждение, что значительно больше 90—95% видов животных и растений являются terra incognita в химическом отношении, что мы не имеем для них не только каких-нибудь количественных химических данных, но что даже качественный их состав известен нам только по аналогии, допустимость которой — без поправки — в данном случае отнюдь не является ясной.

Познание химического состава организмов и качественно и количественно не может быть даже сравниваемо с познанием химического состава минералов. Оно отстало от него на несколько научных поколений и отвечает нашим знаниям в минералогии начала XIX столетия.

Основной причиной нашего незнания является пренебрежение химическим составом организмов как причиной, вызывающей то разнообразие морфологических форм живой природы, которое одно и захватило мысль человека. Лишь за последпее время в сознание человека начинает проникать представление о том, что организмы ые только различны морфологически, но и химически, что каждому виду организмов, каждой однородной живой материи свойственны свои, ему только принадлежащие химические соединения, свой химический состав, отличающий его от других однородных живых веществ. Каждый вид организмов, каждое однородное живое вещество не только отличается от других организмов морфологически, но и химически. Химический состав есть видовой признак.

Из этого довольно распространенного сейчас среди натуралистов взгляда не делается, однако, соответствующих выводов. Рассматривая современную литературу, мы видим в ней до сих пор как бы господствующим старое, не основанное на фактах воззрение на химический состав организмов, как на общий для всех, единый для всего живого.

Предполагают все организмы составленными из одинаковой протоплазмы. Но химического анализа плазмы, сколько-нибудь отвечающего научным требованиям, мы до сих пор не имеем. Гипотеза о единстве плазмы обоснована морфологически и несет на себе отпечаток тех натурфилософских влияний, которые в свое время привели в биологии к великому открытию клетки и ее плазмы.

От единства состава протоплазмы перешли к единству и химического состава всего живого. В биологии мы сейчас наблюдаем, как я уже указывал выше, чрезвычайно смелый перенос химических представлений от одного организма к другому. Представления о составе одного организма, научно полученные, переносятся на другой, неизученный. Химия организма изучается так, как изучалась анатомия человека времени Галена. Несомненно, результаты получаются не более блестящими.

Эти взгляды на химическое единство всей живой природы сказываются в том, что при химическом анализе организмов обращают внимание только на некоторые химические элементы, которые необходимы для жизни всех, без исключения, организмов. В этих химических элементах обычно видят те элементы, которые входят в состав общей для всех организмов первичной плазмы и в отсутствие которых организм не может развиваться. Это так называемые органогенные элементы.

Такое определение химического состава организмов медленно проникало в сознание натуралистов. Уже в конце XVIII в., после великих работ Лавуазье, Пристли, Кавендиша и ученых их эпохи, вошло в общее сознание значение для жизни газообразных элементов, полученных из воздуха,— С, Н, N и О. Блестящие успехи изучения газов оттеснили значение зольных элементов. Старые правильные представления о их значении Палисси в XVI в. и Рюккерта (1789) не были осознаны. Сенебье и де Соссюр в начале XIX в. ясно понимали необходимость для проявления жизни присутствия в организмах ряда химических элементов, помимо элементов, получаемых из воздуха. Но указания этих оригинальных и талантливых натуралистов мало обратили на себя внимания. К тому же вплоть до 1840-х годов не исчезали представления о том, что необходимые для жизни зольные части организмы созда ют себе сами жизненной силой. Лишь с конца 1840-х годов видим мы окончательный отказ от этих представлений. Значение зольных частей растений ясно сознавалось к 1830-м годам многими видными учеными, например Декандолем в 1831 г. Шпренгель и Либих уже в конце 1830 — начале 1840 г. прочно установили значение для жизни зольных частей зеленых растений, получаемых из почвы, и Либих на этом основал всю свою теорию удобрения и выяснил значение ряда химических элементов на основании наблюдений над составом золы растений. Скоро к этим доказательствам присоединился и опыт. В наблюдаемой золе могли находиться и действительно необходимые для жизни растений химические элементы, и такие, без которых организмы могли обойтись и которые попали в их состав случайно, с почвой. Несомненно, в такой форме мысль эта заключает в себе уже гипотезу о случайности состава золы, но она господствовала среди натуралистов того времени. Отделить нужные элементы от случайных считали возможным путем опыта. [...] (Ф. 518, on. 1, д. 53, лл. 10—30.)

Эти воззрения получили особое значение с конца 1860-х годов, когда учение о протоплазме вошло в общее сознание натуралистов. Особенно ботаники обратили внимание на эти вопросы и поставили ряд соответствующих опытов в водных культурах. Понемногу они уменьшили количество химических элементов, необходимых для жизни всех растений, и в конце концов смогли низвести его до немногих простых тел химии — С, Н, О, N, Р, К, Са, Mg, Fe, причем для некоторых низших растений нахоя^дение Са оказалось ненужным, а неизбежность Fe для других организмов вызывала сомнение. Однако в этом выводе заключалось опровержение исходной идеи. Ибо, хотя бы по отношению к кальцию, оказалось несомненным неодинаковое отношение к нему различных растений. Одни из них не могут жить в водных культурах при отсутствии его солей, другие живут. Но то же самое начинало выясняться и для других элементов, как, например, для кремния. Однако это долго не было ясным, и, исходя из воззрений о существовании немногих органогенных элементов, ботаники, а затем и зоологи стали при анализах обращать внимание не на все химические элементы, а на некоторые, органогенные, т. е. на те, участие которых в организме или безусловно необходимо или вероятно. Вследствие этого в подавляющем большинстве случаев другие химические элементы оставлялись без внимания. Это были элементы, которые в большинстве случаев — но далеко не всегда — встречались в минимальных количествах.

Зоологи, хотя и не могли опираться на такие точные опыты, в общем шли тем же путем и приходили к немногим химическим элементам, имеющим значение с точки зрения состава живой материи. Список этих элементов, встречаемых в составе животных организмов, был не раз составляем эмпирически, он длиннее списка ботаников и заключает все органогенные элементы растений. Огромное большинство анализов и для животных организмов не выходило за пределы исканий этих обычных элементов, хотя для животных организмов, может быть, с еще большей очевидностью, чем для организмов растительных, на каждом шагу бросалась в глаза ошибочность основной идеи об общности их химического состава.

В последнее время мы наблюдали, однако, проникновение в науку новых представлений, которые делают совершенно невозможным продолжение такого отношения к химическим анализам живого вещества.

Во-первых, выяснилось значение для жизни и развития организма таких количеств химических элементов, которые, очевидно, не могут служить для построения тела организма, но тем не менее без них организм правильно развиваться не может. Таким элементам приходится придавать значение возбудителей или катализаторов. Явления этого рода были открыты давно уже, в 1869 г., Росленом для марганца [...], но обратили на себя внимание лишь в конце XIX — начале XX столетия. Сейчас накопилось очень много фактов этого рода, которые указывают нам на ту сложность химических процессов, которая наблюдается в живом веществе. Хотя количество таких элементов ничтожно в общем весовом составе организма, однако они всегда в нем находятся и в общей массе живого вещества составляют и по весу очень значительные массы. А так как очень многие из этих элементов принадлежат как раз к таким, которые и в биосфере находятся в небольших количествах, то роль организмов в их биохимической: истории получает еще большее значение. В то же самое время значение для жизни организма небольших следов элементов требует и с биологической точки зрения изменения обычных приемов анализа и пересмотра старых, где все не «органогенные» элементы не были приняты во внимание.

С другой стороны, сейчас подвергнуты сомнению самые основы работы с водными культурами. Работы Мазэ над маисом 1914—1919 гг. показали, что маис не выживает в водных культурах, составленных исключительно из солей органических элементов. Он выживал в опытах прежних исследователей только потому, что взятые при опытах соли не были достаточно чисты и содержали следы других элементов, необходимых для жизни. Когда были употреблены более чистые препараты, маис в таких растворах пропадал. Опыты Мазэ, мне кажется, с несомненностью доказывают, что нет общей, одинаковой питательной среды для всех растений и, в частпости, для маиса необходимо присутствие солей до крайней мере 18 химических элементов (С, Н, О, N, Р, К, S, Са, Mg, Fe, CI, F, Zn, Mn, B, Al, J, Si), а для других растений этот список будет иным. Благодаря этим опытам исчезает единственная опытная основа учения об органогенных элементах.

Очевидно, необходимо возможно скорее выйти из того положения, которое создано благодаря неверным предпосылкам, принятым за основание при ведении химических анализов. И прежде всего необходимо возможно быстро выяснить качественное распределение химических элементов в разных организмах 24.

Это вполне возможно и легко достижимо, ибо в спектроскопических методах исследования мы имеем могучий метод изучения, который быстро и точно приведет нас к полному решению этого вопроса.

Поэтому я нисколько не сомневаюсь, что спектроскопическое изучение живого вещества, которое я не мог произвести из-за отсутствия возможностей, будет сделано, так как оно вызывается всем развитием науки 25.

Едва ли лучшую картину нредставляет нам наше знание химического состава сгущений живого вещества и социальных скоплений (подвижных сгущений), несмотря на то, что мы имеем здесь дело с такими областями научного знания, как наука агрономическая и зоотехническая, в которых со второй половины XIX в. химический учет явлений получил огромное, почти преобладающее значение 26.

Для естественных сгущений данные совершенно случайны. Их почти нет. И в тех, которые имеются, мы не имеем химических анализов, относящихся к живому веществу, или которыс- мы можем к нему отнести. И здесь данные получались случайными при решении других задач, для которых почему бы то ни было необходимо получить химический анализ

Совершенно ясно, что во многих случаях получение чисел химического состава сгущения живого вещества само по себе является сложной задачей. Даже, например, в таком простом случае, как химический состав леса, где для получения чисел анализа необходимо проделать сложную работу: надо знать количественный состав леса, чисто ли он сосновый или же заключает и другие породы, необходимо учесть живое вещество, которое заключается в почве, в находящейся на ней травянистой растительности, в животных, которые населяют лес.

Проще всего разбить анализ этого сгущения на отдельные его части. Однако сейчас в этой области совершенно не выработаны методы количественного весового анализа. Мы останавливаемся перед первой же стоящей перед нами предварительной задачей: как разбить лес па составные части, как определить процентный количественный состав его из различных видов растений и животных. Несомненно, это задача разрешимая. Если она до сих пор нигде не сделана, то это было только потому, что она не ставилась в науке. Но разрешив ее, мы встретились бы с новыми затруднениями. Так, представления о химическом анализе основного элемента всякого леса, дерева — в данном случае сосны — как всякого большого организма, вызывает само по себе большие трудности, так как невозможно взять для анализа всю сосну и приходится пользоваться косвенными приемами работы. Некоторые упрощения вносятся в эту работу тем, что в лесном хозяйстве определяется количество продуктов разной цены, получающихся с данной единицы поверхности, и соответственно можно отдельно произвести анализ этих продуктов, отнеся их к живой сосне, т. е. отдельно произвести анализ древесины, сучьев и ветвей с иглами, корней. К сожалению, мы и здесь имеем немногие данные, которые мы не можем отнести к живому организму.

Но если так или иначе мы имеем некоторые данные для господствующей древесной породы леса, то для остального его населения у нас совсем нет данных, за исключением почв.

Для почв мы имеем огромное количество анализов, причем до некоторой степени могли бы получить представление о количестве находящегося в них живого вещества по заключающимся в почвах С и N, но, к сожалению, мы не знаем, сколько углерода и азота почв входит в живое ее вещество и сколько является в форме мертвых соединений, возникших при его разрушении. Мы химически изучаем убитую, но не живую почву. Но в том, что мы называем ее гумусом, значительная часть С и N анализов относится к «живой» почве и той части ее гумуса, которая состоит из микроорганизмов, из водорослей, бактерий, грибов, мельчайших живых остатков других организмов. Анализ почвы с этой точки зрения не сделан, но едва ли можно сомневаться, наблюдая почву в ее естественной обстановке, что она гораздо более проникнута жизнью, чем это мы думаем, беря ее высушенные и просеянные части для анализа. Ночва — это мир сапрофитов и автотрофных организмов разного рода, непрерывно перемещающих ее химические элементы из живой среды в мертвую и обратно.

Сверх того, все анализы почвы дают нам едва ли верное понятие о химическом составе естественного тела, каким является почва, потому что в веществе, выбранном для анализа, всегда тщательно отбрасываются находящиеся в почве организмы и их остатки, т. е. из почвы для анализа выбрасывается наиболее богатая живым веществом самая верхняя ее часть. Таким образом, получаемое для анализа вещество отнюдь не тождественно с проникнутой жизнью почвой и не дает полного представления о ее химическом составе. Поэтому и для живого вещества почвы необходимо проделать новые анализы, а нельзя, к сожалению, использовать имеющиеся в нашем распоряжении тысячи уже сделанных.

Можно сказать, что мы имеем чрезвычайно мало данных для познания химического состава сгущений и не можем получить сколько-нибудь точного об них представления не только количественного, но даже и качественного. И это относится не только к таким сгущениям, как леса или луга, или степи, где, как мы видели, приходится с трудом комбинировать отдельные части целого, производить огромную предварительную работу, но и в более простых случаях. Так, например, никакого затруднения не представляет анализ планктона. Явления изменения планктона озер, который колеблется в своем морфологическом составе в связи с временами года, очевидно, связан и с изменениями его химического характера. Сделать такие анализы не представляет особых трудностей, но те анализы, которые мы имеем, случайны и не дают нам ясного представления о составе планктона как о геохимическом явлении. А между тем мы имеем для озерного планктона следующие основные черты: 1) космополитичность морфологического состава на всей земной поверхности, 2) правильную смену по временам года в известном, мало, по-видимому, изменяющемся порядке и 3) его значение как пищи для огромного количества водных животных и насекомых. Очевидно, поэтому являются далеко не безразличными тождественность или различия такого планктона в химическом отношении. Не является ли по химическому составу планктон идентичным для всей земной поверхности, т. е. нет ли на Земле однообразного исходного химического материала для пищи самых разнообразных фаун? Нет ли химической правильности в составе планктона по временам года, на что, по-видимому, указывает постоянно повторяющееся обогащение озерного планктона диатомовыми, т. е. увеличение в нем кремния, а может быть, и алюминия к зиме.' И если химическая правильность есть, то в чем она выражается в конечном итоге в геохимических процессах? Сейчас мы можем только ставить эти вопросы, хотя получить материал для них не представляет технических трудностей. Но данные до сих пор не получаются, так как интерес к этим вопросам недостаточен.

Еще более важные вопросы связываются с изучением морско• го планктона, ибо планктоны захватывают еще большую область и земной поверхности и живого вещества, и более грандиозны по своим размерам. И для них наблюдаются колебания состава связи с временами года, совершенно отвечающие пресноводному планктону. Но отсутствие этих анализов сказывается чрезвычайно печально на валовом составе воды океана. Мы изучаем при обычных наших анализах не реально существующую воду океана, а чистое отвлеченное построение — водный раствор. Этот водный раствор только и принимается нами во внимание во всех наших суждениях об океанических химических процессах и, очевидно, должен приводить — и приводит — к неверным заключениям.

Точно так же, не по трудности работы, а по отсутствию сознания в ее необходимости не делается сейчас химическое изучение водных и земных временных сгущений живого вещества, например рыб во время перехода в реки (и обратно) во время нереста и в стадии мальков, туч саранчи и гусениц и т. д., явлений, совершающихся постоянно вокруг нас и имеющих огромное не только биологическое, но и геохимическое значение. Но фактов нет — нет ни одного анализа — и эти передвижения химических элементов по земной коре в форме живой материи являются для нас загадочными. Едва ли можно сомневаться в том, что они и с этой геохимической точки зрения отнюдь не представляют чего-нибудь случайного в неизменных круговых химических процессах земной коры, которые нам открыла геохимия, и их изучение откроет, может быть, и неожиданные сейчас явления природы.

Немного лучше обстоит дело, когда мы переходим к изучению с этой точки зрения культурных сгущений.

Здесь мы на первый взгляд как будто находимся в кругу химических расчетов, основанных на точном измерении, па весовых исчислениях, на химическом количественном анализе.

Уже с первой половины XIX в. после блестящих и глубоких работ Дэви, Буссенго, Либиха, с разных точек зрения направивших человеческую мысль в одном и том же направлении, начался целый поток работ во всех странах света. Уже десятилетия назад появились указания на безграничность материала, собираемого в этих анализах (Вольф, 1865), и действительно, здесь сейчас собран колоссальный материал цифр и химических данных, но в этом материале мы с трудом можем найти случайные и искомые числа, которыми мы можем воспользоваться для самого общего представления о химическом характере культурных сгущений и домашних животных, и растений. Геохимическая картина явлений и здесь очень неполна и потому неясна.

Однако все же кое-какие данные мы имеем. Есть анализы урожаев культурных посевных площадей, которые дают нам представление об одной из важных составных частей данного сгущения, о составе надземных частей растений — соломы, зерна, колоса, мякины. К сожалению, и здесь мы не имеем точного познания этого состава, так как он отнесен не к живому растению, а к высушенному при условиях, не дающих нам возможности точно восстановить числа по отношению к живому растению. Но приблизительно мы это сделать иногда все-таки можем. Мы не имеем еще двух элементов — анализа и определения количества подземных частей растений и полных анализов сорной растительности. При определении химического состава живого вещества почв мы встречаемся с теми же затруднениями, которые указаны выше.

Для лугов — естественных, но культурных, а также для искусственных — данные несколько меньше, они большей частью сводятся к анализу сена, причем опять-таки появляется то же затруднение, как и для полей,— трудность определить и количественно и качественно ту потерю в химических элементах, которая произошла в сене после того, как растения, его составляющие, не могут считаться живыми, но находятся в стадии завяда- ния. Однако и здесь кое-какие данные мы имеем.

В обоих случаях в анализ входит только часть животного населения культурного сгущения, которая случайно попадает в сено и в меньшей части в пробу анализа. Огромная масса животного населения спасается при жатве или при кошении и существование его совсем не отражается в химическом составе, нами получаемом при агрономических анализах.

Насколько я знаю, никогда не делались попытки количественно и качественно учесть животное население поля или луга; такая попытка требует довольно сложной работы, но отнюдь не является неисполнимой, по крайней мере в первом, довольно точном приближении.

Даже когда такой учет числа вредных насекомых делался, их химический состав оставался неисследованным.

Я не знаю никаких попыток химического учета сада и очень мало данных можно найти в литературе для химического учета культурных древесных насаждений и культурного леса.

Из культурных сгущений мы имеем еще кое-какие обрывочные, очень недостаточные данные для водных культур — таких, как устричные мели или прудовые рыбные хозяйства. Здесь химический учет чрезвычайно мало вошел в жизнь по сравнению с полеводством и луговодством, и в связи с этим и данных у нас здесь еще меньше.

Переходя к подвижным сгущениям (скоплениям домашних животных), мы находимся в несколько лучшем положении. Кое-какие числа есть. В них, однако, есть два коренных дефекта, отражающихся на всех наших выводах. Они, во-первых, также не отнесены к живым организмам и переход к ним является не менее затруднительным, чем мы это видели для культурных растений, и, во-вторых, в огромном количестве анализов не приняты во внимание расы анализированных животных. Наконец, и таких анализов имеется недостаточное количество.

При таком состоянии наших знаний о химическом составе живого вещества понятно, что мы можем точно подойти лишь к немногим геохимическим проблемам, для которых имеет значение химический состав.

Есть ряд вопросов огромной научной важности, которые получают для нас реальное значение только тогда, когда такое положение в науке будет изменено и когда мы подойдем и в области этого геохимического фактора к тому уровню знаний, какого мы достигли для минералов и горных пород. (Ф. 518, on. 1, д. 53, лл. 30—33 об.)

Вес организмов

 Помимо химического состава живое вещество в геохимии характеризуется еще своим весом. Уже указано было не раз, что наши сведения о весе живого вещества не в лучшем положении, чем наши сведения о его химическом составе. Во многом они даже меньше, и внимание натуралистов еще меньше обращалось в эту сторону.

Познание веса в геохимии необходимо с разных точек зрения. Это число необходимо прежде всего для получения количественного химического состава живого организма, о чем я уже говорил раньше.

Но вес имеет значение и во всех других задачах, связанных с химическим составом: мы встречались уже с ним и в проблеме о среднем составе живого вещества по сравнению с составом биосферы или земной коры, и в связи с вопросом о значении живого вещества в количестве каждого химического элемента и т. д. И будем встречаться во всех проблемах, на всем протяжении этой работы.

Это и понятно. Все химические дисциплины целиком основаны на определении массы, это понятие пронизывает всю геохимию, и, очевидно, на ее язык должны быть переведены все явления Природы, которые составляют задачу ее исследования, в том числе и живое вещество, поскольку оно изучается с этой точки зрения.

Но и помимо чисто химических вопросов, понятие о весе организмов — живой материи — имеет огромное значение в современном понимании Природы. Ниже я подробно остановлюсь на некоторых проблемах, с ним связанных,— на вопросе о том, представляет ли количество вещества нечто постоянное в земной коре, или же оно меняется в разные геологические периоды, или в течение одного и того же периода. Существуют или не существуют постоянные весовые соотношения между крупными составными частями живого вещества и т. д.

Но, несомненно, затронутые вопросы — немногие из многих. Определение веса организма, главным образом живой материи, должно леягать в основе всей нашей работы.

В идеале мы должны знать средний вес неделимого однород- яого живого вещества, должны знать вес разных типов сгущений и разрежений, вес главнейших однородных живых веществ, вес главнейших подвижных сгущений живого вещества, вес главнейших частей живого вещества, изучаемого с точки зрения его структуры. Эти общие цифры, очевидно, могут дать нам множество новых данных, когда мы станем рассматривать их с географической точки зрения.

Но на этом не кончается применение веса к решению биологических задач. Необходимо количественно, весовым путем, учесть все выделения живого вещества — экскременты, мочу, кожные отделения, опадающую листву, кору и т. п. Все это части огромной важности геохимического процесса, количественный учет которого дает нам возможность глубоко проникнуть в явления круговых процессов, идущих в коре нашей планеты. Эти эстетически нам чуждые проявления жизни имеют огромный для нас смысл, когда мы попытаемся взглянуть на них с точки зрения жизни Природы, того явления, которое отнюдь не неправильно названо экономией Природы. Если бы мы смогли охватить их количественно, знать вес выделяемых живым веществом экскрементов в единицу времени на земной поверхности или на какой- нибудь ее части — в течение часа, года, века или тысячелетия,— мы имели бы яркое представление об одном из важнейших орудий химической работы в механизме земной коры.

Еще большее, может быть, значение имеет определение веса тех частей остатков и выделений живой материи, которые переходят в земной коре в минералы —в фосфориты или вевеллиты, угли, торфы или смолы, нефти, гипсы, серу, кальциты, целестины, малахиты, лимониты, марказиты, пириты, гидротроилиты и т. д. и т. д.— и выводят часть химических элементов, бывших в биохимическом обмене, на время из этого обмена.

Когда мы будем иметь все эти числа, возмоя^но больший запас точных данных, мы получим отсутствующую для нас базу не только для понимания целого ряда явлений Природы, но и для решения ряда вопросов, важных для человечества с прикладной, практической точки зрения.

Удивительно, что до сих пор мы в этом отношении лишены какой бы то ни было точки опоры. Мы должны здесь начинать всю работу, нам необходимую сначала, и имеем ничтожное количество данных о весе, полученных случайным путем, во время решения тех или иных задач, где без этого обходиться было нельзя.

И это в то время, когда все наше научное мировоззрение проникнуто представлениями о значении веса.

Но такое положение биологии вовсе не является единичным и по существу не является случайным. Мы увидим, что в меньшей степени мы с тем же самым встретимся и в геологии, и даже в геохимии, в ее отделах, пе связанных с живым веществом. Основанное на весе, наше научное мировоззрение создано бессознательной работой, и если оно проникнуто — а оно проникнуто понятием о весе — это создано сложным путем случайного исторического развития, а не какой-нибудь руководимой разумом волей ученых.

Значение веса — массы — начало проникать в естествознание в связи с созданием новой механики, особенно после победы нью- тонианского представления о всемирном тяготении в первой четверти XVIII столетия. В конце века новая химия всецело основывалась на весе и весы сделались одним из необходимейших приборов всякой лаборатории. Но мере того как значение химии увеличивалось, вес в той или иной форме проникал все науки.[...]

Ни в одной из других наук вес не получал того значения, как в химии и связанных с ней частях других наук. Масса вещества, конечно, имела столь же большое значение в астрономии, но она являлась нам не в виде веса. В физике, геологических и биологических науках вес играл второстепенную роль.

Одновременно с этим вес широко используется в некоторых прикладных научных дисциплинах, связанных с хозяйственной деятельностью человека. Здесь значение веса и весовых исчислений, с одной стороны, сказывалось в науках, связанных с отдельным хозяйством, в науках о земледелии, полеводстве и зоотехнике, с другой — с хозяйствами отдельных государств или человеческого общества вообще — с политической экономией и статистикой.

Среди материала, подвергающегося учету в этих обеих отраслях знания, можно найти много данных для решения весовым путем разнообразных биологических вопросов.

Значение веса в этих вопросах стало ясным в том жеXVIIIв. и получило широкое признание в первой половинеXIX   в. В вопросах зоотехники и полеводства мы видим учет веса, введенным в жизнь, уже в работах немецких и французских хозяев-практиков, которые касались его из экономических соображений. Учет, вызываемый торговлей и обменом, был введен в жизнь вековой народной практикой. Однако он далеко не всегда, особенно для продуктов земледелия, выражался весом. Широкое распространение здесь имели разнообразные меры объема. Ими безразлично, одновременно с весом, пользовались и создатели современной агрономии — ученые хозяева, и практики второй половины XVIII в.—Дюамель во Франции и Тэер в Германии. В начале XIX в. начала проникать в агрономию химия, сперва под влиянием Дэви (1813) в Англии, но прочное значение вес получил только после работ Буссенго (1834), Либиха (1840), Лооза (1843) и создания в 1840-х годах опытных земледельческих хозяйств и станций.

Весовой учет государственного хозяйства, в частности учет продуктов охоты, земледелия, зоотехники и т. п., тоже обративший на себя внимание только в конце XVII в., в середине XVIII в. вошел в практику со времени окончательного сформирования современного цивилизованного государства. Но научное значение эти добытые для государственной жизни цифры получили только после того, как в XIX в. выросла новая статистика с ее методами учета и обработки статистических данных.

Этими путями — исходя из охвата биологических явлений химией и статистикой — мы имеем те немногие элементы, большей частью случайного характера, из которых могут слагаться наши представления о весе живой материи во всех ее проявлениях.

Эти знания явно недостаточны. Как бы ни смотреть на организмы, и особенно на составленное из них живое вещество, мы имеем в них дело с материей, находящейся в условиях земной коры, в особом состоянии с точки зрения связанных с ней химических реакций и распределения в ней химических элементов.

Очевидно, мы можем точно — «мерой и весом» — изучать наблюдаемые в ней явления только тогда, когда мы будем основываться на нашем современном базисе при изучении материи — из определения ее массы во всех тех случаях, когда это возможно.

Мы должны делать это и в тех случаях, когда вопрос касается совокупности организмов, т. е. живого вещества, и в тех случаях, когда это касается отдельного организма, т. е. в большинстве других отделов биологии.

Если это не делается до сих пор, то только потому, что целые области проявлений живого оставались до сих пор вне научного изучения 27.

Обращаясь к тому материалу, который у нас сейчас имеется в распоряжении, мы видим здесь, с одной стороны, материал, связанный с вопросами жизни человека,— материал статистического характера, и, во-вторых, материал, связанный с разнообразными биологическими вопросами,— материал биологический в широком понимании этого понятия.

К первому роду материала относятся многочисленные данные о весе домашних и промысловых животных — дичи, скота, рыбы, птиц, пчел и т. п. Эти тела оцениваются как предмет национального богатства и мирового обмена, и при таком их общечеловеческом значении неизбежно они должны быть сведены к неизменной единице, каковой и является вес. Помимо общих данных о весе отдельных предметов ценностей (т. е. отдельных животных) мы имеем и общий учет их нахождения в отдельных странах и государствах и на всем земном шаре. Этот материал приходится искать в статистике экономической жизни — статистике торговли, в частности, и в учетах национального богатства.

В тесной связи с этим мы имеем и статистику продуктов живого вещества, которая должна быть нами принята во внимание,— масла, воска, меда, сала, мяса, яиц, перьев, шерсти и т. п.

Еще больше материала, несомненно, дает статистика животноводства и птицеводства, которая нередко нозволяет еще более углубляться в познание весового понимания явлений жизни, так как при этом приходится принимать во внимание те изменения общего веса соответствующего живого вещества или продуктов, из него получаемых, которые производятся культурно.

Огромный материал этого рода имеем мы по отношению к растительным продуктам. Здесь весовые данные не касаются или редко касаются целых неделимых — элементов растительного живого вещества, но дают многочисленные цифры для весового учета частей организма или семян. Мировая статистика зерна, корне- плодов, фруктов, ягод, овощей, сена, лесных продуктов и т. п. дает нам огромное количество данных, с которыми, несмотря на все их несовершенство и на их неполноту, не может не считаться геохимия.

Еще больше данных этого типа можно извлечь из измерений разного рода, которые накоплены за последние десятки лет на сельскохозяйственных и лесных станциях, опытных полях и лесных участках, опытных хозяйствах, по разнообразным вопросам, возникающим в связи с тем значением, которое приобрело в этих прикладных дисциплинах химическое изучение отвечающих им явлений.

Из этих — в общем неполных и несовершенных — данных можно получить, однако, такие сведения о весовых явлениях в культурных сгущениях, которые совершенно отсутствуют для сгущений растительного живого вещества, не связанных с жизнью человека.

Большая масса таких данных собрана сейчас в учении о лесе и лугах. От них есть все переходы к естественным сгущениям, и такой переход сейчас наблюдается в целом ряде разнообразных попыток ботаников, понемногу пользующихся в своих приемах изучения естественных сгущений приемами, выработанными в прикладных дисциплинах.

Влияние экономических и статистических вопросов о значении весового изучения живого вещества и его продуктов, несомненно, разнообразным и глубоким образом сказывается на перестройке и изучении не охваченных человеческой культурой свойств и нахождения живого вещества в земной коре.

Особенно это выдвигается теперь, когда вопросы экономики ставятся в науке (и жизни) в мировом, общечеловеческом аспекте. Так, уже в начале XX в. был поставлен на такую почву вопрос о питании человечества в ближайшем будущем, например в интересных работах Крукса.

Особенно ярко этот мировой аспект экономической статистики, касающийся живого вещества и его продуктов, стал в связи с мировой войной и разрухой последних лет, 1914—1921 гг.

Правда, к этим вопросам мы подходим с точки зрения интересов человечества, но ясно, что они выходят далеко из рамок такого рассмотрения, подводят нас к общим передвижениям и истории масс однородных живых веществ в земной коре.

Такое их значение сказывается на каждом шагу в тех изучениях, какие имеют место по отношению к природным явлениям, производимым вне всякого отношения к человеческой жизни.

Среди таких учетов на первом месте по своему размаху должен быть поставлен учет микроскопического населения океанов, связанный с вопросом о питании рыб, как ценного продукта человеческой культурной жизни [з1. [...] К сожалению, учет планктона не доведен до конца даже по отношению к тем задачам, ради которых он делается. Мы не имеем в общем таких же учетов тех морских организмов, которые им питаются.

Но, несомненно, вхождение таких проблем в научную мысль очень сильно повлияло на интерес к весу, и мы имеем по отношению к морским организмам в связи с этим больше данных, чем по отношению к наземным.

По отношению к этим последним почти все наши знания собраны совершенно случайно благодаря возникновению тех или иных относящихся сюда вопросов при решении разнообразных частных задач.

Так, например, собрано много данных о весе семян, частью вследствие влияния прикладных ботанических дисциплин, частью в связи с некоторыми вопросами биологии и физиологии растений.

Во многих вопросах физиологии животных и растений приходится тоже считаться с весом организмов и их частей и попутно подходить к весовому их изучению, например в вопросах обмена — питания, дыхания, экскретов. Например, для геохимии возможно воспользоваться количественными данными, с этой целью полученными для человека и некоторых млекопитающих.

Старые систематики-зоологи начали было давать веса организмов, ими описываемых, особенно для более крупных организмов. Так, например, всегда поступал Паллас. Но этот признак был отброшен последующими поколениями и заменен гораздо менее точным — и столь же изменчивым — понятием о размерах.

Главную массу нужных нам весовых данных мы должны сейчас искать разбросанными в архиве науки. Здесь мы найдем отдельные случайные наблюдения, иногда захватывающие большие группы организмов, сделанные ad. hoc при решении частных задач. Таковы, например, измерения веса (индивидуального) млекопитающих при определении, очень одно время интересовавшем физиологию, количества крови в организме, но эти измерения затем прекратились и не вызвали систематического сбора фактов. Точно так же только случайный материал собран был и для позвоночных, когда при изучении физиологии мозга явилась необходимость определять отношение веса мозга к весу целого организма. Несмотря на то значение, какое до сих пор имеет весовое изучение мозга в антропология, психологии и т. п., и на огромное количество труда, потраченного на такое его изучение в течение десятилетий, мы до сих пор не имеем одной из опор этого изучения: весового представления об организмах, с которым мы могли бы сравнивать вес мозга. Нечего и говорить о других попытках определить вес неделимых, например ничтожные данные о весе насекомых в разные стадии их развития, которые мы находим в отдельных работах по биологии насекомых, или случайные данные о весе растений в работах, изучающих их физиологию. Все это ничтожные единичные данные, к тому же обычно неполные, случайные, никогда и нигде не собранные и исчезающие для человеческого мышления. Даже если бы мы собрали все их, их было бы ничтожно мало для нашей цели.

35. Мы не имеем таких данных в достаточном количестве даже там, где мы могли бы их иметь или из которых мы должны бы были исходить для получения нужных нам весовых представлений о живой материи.

Мы могли бы получить ясное представление о весе живой материи однородных живых веществ, если бы мы знали: 1) количество неделимых каждого вида и 2) средний вес неделимого.

Знание одного среднего веса организма не дает нам возможности определить вес живого вещества, к которому он принадлежит.

К сожалению, здесь мы имеем лишь количественные приблизительные представления самого грубого характера, никогда почти не выражаемые сколько-нибудь точными цифрами. Говорится о редких или распространенных, обычных и многочисленных видах, но подсчетов не дается. В описаниях сгущений постоянно упоминается о наблюдаемых миллионах и тысячах морских неделимых, собранных или передвигающихся в какой-нибудь местности. Лишь изредка видим мы попытки более точных подсчетов, например определений количества неделимых передвигающихся крупных животных Южной Африки в описаниях некоторых путешественников, количество птиц, собирающихся в некоторых гнездовьях, птичьих базарах и т. п.28

Ни в одной из тех наук, где можно было бы ждать этих данных, мы не видим сейчас систематического исчисления неделимых вида. У нас нет их подсчета ни для одного сгущения. Одно время вопрос о количестве неделимых был поставлен в географии растений, но он быстро исчез из кругозора исследователей и заменился представлением о количестве видов. Несомненно, трудности исчисления неделимых оказались слишком велики, хотя один из основателей географии растений, Гумбольдт, правильно вначале поставил вопрос о многочисленности неделимых в качестве одного из основных элементов картины Природы. Замена этого элемента частотой видов ничего не дала в течение более чем столетней работы, и нам приходится возвращаться вновь к идеям Гумбольдта. Необходимо, как мы видели ранее, исчислять количество живого вещества, собранного в сгущениях, а для этого в целом ряде случаев удобно знать число неделимых тех или иных организмов, входящих в состав сгущения. Несомненно, такое знание в значительной мере изменит и все наши представления в биологических отделах географии.

Лишь опять-таки по отношению к организмам, имеющим то или иное значение в жизни культурного человечества, мы имеем разнообразный материал переписей.

Главная масса наиболее научно обставленных переписей касается переписей человечества и культурных организмов. Даже и для человечества едва половина его охвачена такими переписями. Переписи культурных животных лишь начинают производиться в последние десятилетия, и ошибка, которая при этом получается, очень велика. Переписи делают возможным перейти к точным весовым подсчетам масс животных и человека только тогда, когда они дают нам понятие о числовом возрастном составе слагающих данные комплексы неделимых и когда мы знаем веса различных возрастов, в них входящих. Эти данные очень трудно сейчас точно учесть, и, несомненно, мы еще очень долго не будем здесь иметь вполне удовлетворительных данных.

В этом отношении наши знания о растительных скоплениях культурного характера, где весовым образом учитываются непосредственно веса разных частей растительной массы, дают гораздо более надежные результаты.

Но по отношению к таким переписям, производимым все- таки постепенно все более и более правильно и научно, еще более несовершенны случайные исчисления числа неделимых диких, но охваченных всецело человеческой культурой организмов.

Такие исчисления мы имеем случайно и всегда в связи с техническими потребностями человека. Главным образом подсчиты- ваются животные, хотя иногда и растения. Так, не говоря об исчислении крупных культурных растительных организмов, например плодовых деревьев или кустарников на десятину, мы имеем подсчет приходящихся на данную площадь в диких растительных сообществах хинных деревьев или деревьев, дающих каучук.

Приобретают сейчас большое научное значение исчисления количества вредных насекомых на данной площади, которые начали производиться систематически в США. Аналогичные работы проводились у нас, например, талантливым натуралистом Курдю- мовым в связи с переписью полезных для человека птиц и т. п.

Все подобного рода данные дают нам в руки богатый материал, который все увеличивается и будет увеличиваться по мере роста мировой статистики и ее неизбежного все большего значения в мировой жизни.

Любопытную форму такого статистического учета мы имеем сейчас в области микробиологии. Здесь в связи с заданиями гигиены начат и идет интереснейший учет вредных для здоровья болезнетворных микробов в окружающей нас среде — в воздухе, почве, воде, реке, озерах, океане. Мы получили уже здесь интересные числа, которые воспринимаются человеком даже слишком широко. Обычно он забывает, что метод этих исчислений бактерий не охватывает их веса. Это метод культур. Обычно он охватывает болезнетворные бактерии, иногда немногие из авто- трофных организмов 2-го рода. За исключением их, однако, есть еще целый мир микробов, находящихся в той же среде, где захвачены данные организмы, и не улавливаемых применяемыми методами подсчета.

То же самое необходимо иметь в виду и по отношению не только бактериального, но и одноклеточного и грибного микроскопического населения почв, которое стало входить в научный обиход в последние годы.

Как бы то ни было, эти и многочисленные другие весовые измерения требуют внимания геохимика, но они могут быть им вполне использованы только тогда, когда будут соединены с химическим анализом.

Несомненно к тому же, что они составляют небольшую часть весового свойства живой природы.

Лишь тогда, когда сознание научного значения веса в этой области увеличится, мы получим все нужные нам данные для научной работы.

36. Нельзя сомневаться, что такое сознание должно охватить науку. Биология встречает сейчас подготовленную для этого почву в геохимии. Постоянно, в самых различных областях ее, мы видим попытки стать на эту точную почву научной работы. И количество таких попыток все увеличивается. Однако они не получили еще признания и не подверглись систематическому изучению, кроме отдельных, относительно небольших областей Природы.       f

Одной из задач этой книги является возбуждение внимания и работы в этом направлении: в познании массы как живого вещества — масс организмов в земной коре, так и отдельного организма — масс отдельных его морфологических или физиологических частей.

До сих пор значительное число обобщений, связанных с весом, приняло в биологических науках другой облик, выражается не в единицах массы, а в единицах пространства, главным образом в числах длины, реже — объема и поверхности. Несомненно, корни таких впечатлений от организма лежат в обыденном наблюдении явлений больших и малых величин организмов.

Из этих обыденных наблюдений, из здравого смысла выросли и все измерения натуралистов. Они вошли в жизнь как очень удобная форма точного представления об организме, и можно сказать, что изменения длины организмов охватывают сейчас всю область систематики и в зоологии и в ботанике. Эти данные являются очень важным признаком. Они существуют, вероятно, почти для всех видов и рас организмов

В конце концов они сейчас вошли в жизнь в научной работе и совершенно вытеснили представления о весе организмов. К этому побуждает удобство их получения, однако несомненно существуют основания для целого ряда вопросов биологического характера не идти дальше таких измерений организм

Можно рассматривать линейное измерение — длину — организма как такую величину, кубическая производная которой дает нам представление о массе тела. Это верно, например, при сравнении организмов одинаковой геометрической формы и, в общем, состоящих из одинакового вещества —для них отношения между их длинами будут отвечать кубическим отношениям их веса (массы). Так, например, для рыб веса их будут относиться как кубы длины их тела. Это давно установленный эмпирический факт, который находится в связи с общими физиологическими основами существования организма. Такое соотношение у рыб связано с характером их обмена. Доказательством является то, что потребление, например, ими кислорода, тесно связанное с обменом веществ, неизбежно при увеличении или поддержании веса их живого вещества — пропорционально квадрату их длины.

Ибо обмен веществ у многих, но не у всех животных увеличивается не пропорционально их массе, но пропорционально их поверхности — площади, т. е. пропорционально квадрату длины в двух геометрически одинаковых организмах, длина которых относится как 1 : 2, обмен их веществ относится не как 1 : 8, как относятся их массы, но как 1 : 4, подобно их поверхностям. Обмен, отнесенный к единице массы, тем меньше, чем животное больше. В связи с этим в крупном животном количество нового вещества, создаваемого в организме в единицу времени, вычисленное к единице его массы, будет меньше, чем в маленьком, более легком животном. Это связано с тем, что обмен веществ — пищи, тесно связанной с созданием новой живой материи, отнесенный к единице массы, как мы видели, должен быть меньше у тяжелых организмов.

Для целого ряда биологических вопросов можно пользоваться поэтому линейными размерами вместо весовых соотношений и даже иногда этим путем получать более простые данные. Однако это наблюдается далеко не всегда и не может быть распространяемо на огромное количество разнообразнейших проблем биологии и особенно геохимии.

Во-первых, указанной связи между линейной длиной и обменом веществ не наблюдается у огромного количества некоторых организмов, например ее нет у насекомых. Во-вторых, область возможного при этом сравнения ограничивается немногими вопросами и существует только для организмов одинаковой формы. Это все, очевидно, указывает на то, что измерения этого рода, как в моем случае, не могут заменить весового определения, и если они делаются, то это является следствием научных привычек, но не истекает из сути дела.

37. В общем, в этой области явлений мы не имеем достаточной продуманности и законченности. Здесь нет сложившихся навыков, но мы имеем целый ряд разнообразных частичных попыток выявления значения веса или явно связанного с ним размера организмов при решении разнообразнейших вопросов биологического значения. В огромном большинстве случаев мы здесь лишь намечаем пути для будущего.

Среди явлений, связанных с весом, но выраженных в виде размеров, можно отметить некоторые обобщения палеонтологии.

Здесь обычно мы не имеем возможности взвесить организм, но можем заключить о его весе, исходя из его размеров. Впервые, кажется, Коп заметил изменения веса филогенетических ветвей различных организмов: по мере хода геологического времени выживающие формы увеличивают свои размеры (а следовательно, и вес) и затем вымирают. Коп связал этот свой закон с законом специализации. Это обобщение было развито Денером в особый закон увеличения роста в филогенетических ветвях. Он наблюдается почти во всех классах животного царства, но особенно резко выражен среди позвоночных. Он указал его для фораминифер, морских ежей, моллюсков, ракообразных и т. п. Для позвоночных — наблюдается у рыб, амфибий и особенно у млекопитающих разных порядков.

Формулировка этого закона как закона роста мне представляется явно неправильной, тогда как, формулируя его как закон увеличения веса, мы получаем совершенно ясное и понятное явление в жизни Природы. Ибо увеличение веса показывает большую энергию организма в добывании пищи и, очевидно, организмы, имеющие благоприятные условия для своего развития, будут, каждый как автономная часть однородной живой материи, независимо от другого, стремиться достигнуть maximum проявления своей энергии, поскольку это дозволяют внешние обстоятельства. Очевидно, мы будем видеть проявления этого в быстро развивающихся филогенетических ветвях, причем сохранепие полученных размеров становится затруднительным, раз оно требует исключительно благоприятных условий для своего проявления.

Но есть целый ряд попыток нахождения законпостей, касающихся не размеров, а веса. Любопытно, что их много находим мы в старой литературе у ученых не физического, а натуралистического направления в представлениях о Космосе. Так, путешественник начала XIX столетия Бурчелл обратил внимание на чрезвычайную разницу в весе больших млекопитающих под одними и теми же широтами в Африке и Южной Америке. Это наблюдение через несколько десятков лет было вновь вызвано к жизни Ч. Дарвином в описании им путешествия на корабле «Бигль». Казалось, существовали все условия для развития тяжелых млекопитающих в Южной Америке, но в ней не находилось ничего близкого носорогу, гиппопотаму или слону Африки.

А между тем еще недавно — даже при человеке — в ней существовал мир тяжелых позвоночных, может быть, более тяжелых, чем эти млекопитающие. И Бурчелл и Дарвин не дали ответа на поставленный ими вопрос, но они поставили проблему и Дарвин собрал ряд данных о весе больших млекопитающих.

Другой пример представляет поставленный, кажется, еще в XVIII в. Бюффоном вопрос о причинах мелкости неделимых на небольших относительно островах по сравнению с близкими им видами на континентах. Этот вопрос в XIX в. обратил внимание другого великого натуралиста дарвиновского времени — Уоллеса — также ие только поставившего проблему, но и решившего ее. А между тем им давно пользуются как эмпирическим правилом для научных выводов. Так, им пользовался уже Кювье для доказательства малой вероятности открытия неизвестных человеку крупных млекопитающих: в частностях он был не прав, но в общем вывод его, несомненно, был верен и проверен опытом времени.

К значению веса подходили и с другой стороны — в экспериментальной биологии. Так, например, Ритцема Босс указал на падение веса крыс при спаривании их в близком родстве в течение 30 поколений. Есть ряд наблюдений зоотехников такого же характера, но систематически они никогда не были сведены и обработаны.

В биологии тайнобрачных огромное значение имеет разная величина крупных и мелких спор. Различие размеров их иногда выражается отношением 100 ООО : 1. При опылении ветром надлежащее соприкосновение тел таких различных размеров (10 15 веса) могло бы происходить лишь крайне несовершенно и при чрезвычайном количестве микроспор. В результате подвижность микроспор была уменьшена и у растений выработались разные приспособления для соприкосновения больших и малых спор. И здесь мы имеем дело с явлениями веса, а не размеров.

Таких примеров можно привести много, но все они как-то терялись в науке, не вызывали до сих пор плодотворной работы в этой области знания.

Ярко видно это, например, в той судьбе, которая постигла одну из крупнейших идей, связанных с весом,— идею о постоянстве веса живой материи, о «количестве жизни», как выражался Бюффон, ее выдвинувший в XVIII столетии. Мы увидим, что эта идея, вновь введенная в науку в середине XIX столетия биографом Бюффона физиологом Флурансом и независимо изложенная в виде физического закона к концу XIX в. другим физиологом, Прейером, пока бесследно прошла в науке. А между тем эта идея, которая кажется сейчас каждому натуралисту странной, как увидим, имеет длинную, нами забытую историю.

38. Вес в геологических науках. Дело в том, что в научной среде не было привычки мыслить количественно. Это чрезвычайно ярко сказывается в том отделе геологии, в который вошел отдел о влиянии организмов на окружающую природу — в динамической геологии.

Весь этот отдел состоит из ряда отдельных фактов, как ш собирали еще Гофф и Лайель в первой половине XIX столетия. Числа приводились здесь только в виде иллюстраций.

Изучая движение материальных частей на земной поверхности, будут ли это горные породы, лавы, воды, газы, или организмы, ученые не охватывали явления во всем его проявлении в земной коре и не пытались свести их на проявление их массы, на определение их веса и скорости.

И до сих пор продолжается в этой области все то же самое отсутствие интереса к числу, неумение пользоваться количественным его применением.

Лишь в последнее время мы начинаем наблюдать в геологических науках новые течения. В области динамической геологии — создание во второй половине XIX в. геофизики, науки, тесно связанной с геологией и физической географией, всецело проникнутой физическими приемами изучения, резко изменяющей картину научных исканий в отвечающих ей отделах динамической геологии.

Геофизика — часть физики и геологии вместе. Она взяла материал исследования не только из геологии, но и из физической географии. А в ряде отделов физической географии — в учении об атмосфере или в океанографии — давно уже весовые приемы изучения материальных процессов получили то же значение, как в других отделах физики 29.

Сейчас к этому изменению привычек и взглядов геолога на значение числа и, в частности, веса, которое происходит под влиянием геофизики, присоединяются требования новой отрасли геологии — геохимии. В ней необходимо учитывать вес химических элементов, вес их перемещающихся масс, все равно, будут ли эти массы являться нам в виде организмов, магм, горных пород или минералов.

Очевидно, такое изменение обстановки нашего отношения к весовому изучению живого вещества должно быстро отразиться в накоплении фактического материала.

Несомненно, получение веса живого вещества не всегда является простым и несложным, но здесь не место касаться методики этого вопроса, которая вырабатывается лишь при его искании.

39. Третьим элементом, характеризующим живое вещество, является свойственная ему энергия.

Тут мы находимся в еще худшем положении, чем по отношению к химическому его составу и к весу.

Понятие энергии, которое со второй половины XIX в. охватило все естествознание, уже при самом начале своего возникновения выявилось при изучении живого вещества. Основные принципы учения об энергии и основные законы энергетики были добыты и высказаны не только физиками, но и исследователями живого — Гельмгольцем и Майером. Оба они исходили при его установлении из явлений жизни.

Майер был даже больше биолог, чем физик, и его мировоззрение было в значительной мере натуралистическое. Он в яркой и образной форме выразил, как один из результатов своих достижений, представление об энергетической роли живого вещества, рассматривая все его механические и физические проявления в окружающем Мире как формы солнечной энергии, которая была захвачена хлорофильным аппаратом зеленых растений и дала начало в организме новым химическим соединениям. Созданные ею из минеральных продуктов Земли зеленые растения представляли собой, по его представлениям, механизмы земной коры, аналогичные аккумуляторам, медденно в течение своей жизни тратившие на земные процессы солнечную энергию.

Животные всецело зависят во всей своей жизни от энергии, удержанной хлорофильными растениями из солнечных лучеиспусканий. Жизнь — есть проявление этой энергии.

Майер имел совершенно ясное представление об энергетическом значении организмов в окружающей природе, которую он мыслил и чувствовал как единое. Но воспринявшие учение об энергии биологи обратили главное внимание на ее значение в организме и не пошли по пути, указанном Майером. На него мы вступаем только теперь в геохимии, которая как раз имеет дело с геохимическими процессами в биосфере, столько же созданными энергией солнечных лучей, захваченных хлорофильным аппаратом, как и химические процессы, идущие внутри организма, связанные с его питанием, дыханием, движением, нагреванием и т. д. И подобно тому, как мы это наблюдали в организме, проявлением этой космической энергии являются в земной коре не только химические процессы, но и процессы физические, в частности механические и тепловые.

Обобщение Майера явилось последним основным положением нашего понимания питания растений, связанного с открытием Пристли,— за 70 лет до него — выделения свободного кислорода зеленым веществом, живую природу которого как организма доказал тогда же Сенебье. И, может быть, больше всего продвинулось изучение энергетики живого вещества в области как раз процессов, связанных с хлорофильными организмами.

По эта энергетическая роль зеленого вещества является общим свойством живой материи.

Мы можем сейчас рассматривать явления энергии в организмах совершенно параллельно явлениям материальных в них изменений. Мы имеем такой же ток энергии через организмы, как и через материю. Организм не только меняет материальные процессы в земной коре, но меняет и энергетические. Действие каждого организма незначительно, но, взятое в сумме, оно является могучим процессом на земной поверхности, и изменение энергии земной коры живой материей совершенно аналогично изменению ее перемещением в ней химических элементов.

Точно так же, как по представлению Кювье, прекрасно выражающему перемещение элементов, каждый организм представляет жизненный вихрь, постоянно поглощающий атомы материи, частью их удерживающий, частью выделяющий, частью только проводящий их через себя, частью заменяющий одними атомами другие,— такой же вихрь он образует и для явлений энергии.

Это представление, впервые, кажется, высказанное Пастером, прекрасно определяет влияние организмов на земные энергетические процессы.

Энергия поглощается организмом, в нем переходит из одной формы в другую, выделяется из организма, притом частью производит внутри его работу, частью проходит его, не изменяясь. Каждый организм представляет своеобразную энергетическую машину, а разнообразные совокупности организмов (живые вещества) являются местами сложнейших энергетических превращений.

Скопления организмов имеют огромное значение не только с материальной — химической, но и с энергетической точки зрения. Совершенно так же, как не может быть понята химия земной коры без принятия во внимание живой материи, точно так же не может быть понята без учета живой материи и ее энергетика.

В связи с этим изучением возникает ряд различных вопросов, из которых я здесь остановлюсь на немногих.

Одним из первых вопросов, стоящих перед нами в этой области, является вопрос о том, имеем ли мы дело при этом с обычными формами энергии, или же есть в живом веществе новые формы энергии, отсутствующие в мертвой материи.

Впервые, кажется, Оствальд высказал это мнение, причем он предположил, что эта особая форма энергии объясняет и само явление жизни, в частности сознание. Идея Оствальда имеет приверженцев, но никаких данных, подтверждающих существование особой энергии, отвечающей живому веществу, мы до сих пор не имеем. Может быть, наиболее ярко подошел к этим формам энергии Дастр. Он указывает, что эти формы энергии однородны и с другими формами энергии и отличаются от них постольку, поскольку эти последние отличаются друг от друга. Они проявляются в явлениях, которые наблюдаются в тканях и которые мы не можем сводить в конце концов к обычным типам физических и химических явлений 30. Характерно для этих форм энергии то, что они принадлежат к числу промежуточных форм энергии, которые не проявляются в начальной и конечной стадии явления, в которых мы, например, для животного организма, имеем дело с проявлениями химической и тепловой энергии.

Но все эти представления не выходят за пределы теорий. До сих пор мы не имеем никаких реальных данных, подтверждаю

щих эту гипотезу. Предположение об особой форме или формах энергии, характерных для живого вещества и отличающих его от мертвой материи, не дают нам ни малейшего увеличения нашего знания о психических процессах, происходящих в организмах, и о высшей их форме — о явлениях сознания.

Из работ Рубнера и Атуктера выясняется невозможность свести духовную работу организма, работу его сознания в цепь энергетических процессов. А между тем мы увидим позже, какое огромное значение имеет работа человечества и вызванных его сознанием природных сил в геохимических процессах. Мы вынуждены поэтому искать и в этой работе проявления чего-то иного, не известного нам до сих пор в материи мертвой, и охватываемого там энергией; того, что в области организма пытаются привести в наукообразную форму в виде нового представления о не связанной с энергией жизненной силе, энтелехии, доминантах и т. п.31

Все эти понятия и представления дают нам пока чрезвычайно мало. Нам удобнее оставаться пока на реальной плоскости фактов, оставляя объяснение их для будущего.

Нам приходится и здесь пока довольствоваться лишь констатированием факта, что в области геохимических явлений мы видим проявление какого-то такого свойства живой материи, которое мы не можем привести к ее химическому составу, массе или энергии, и с которым мы не встречаемся в явлениях природы безжизненной. Будущее более глубокое изучение энергетики вопроса, может быть, позволит нам выяснить это явление более точно. Это свойство живой материи выражается как в организме, так и в его воздействии в земной коре, в частности в геохимических процессах, ею вызванных, в способности живой материи регулировать проявления энергетических процессов.

Такое регулирование энергии живой материи есть непреложный факт научного наблюдения. Таким же фактом остается для нас до сих пор и то, что мы не можем вывести его в схему нашего построения Природы, основанного на научных понятиях материи и энергии.

В энергетических достижениях необходимо еще отметить с геохимической точки зрения то представление о строении живого вещества, которое связано с источником его энергии. Оно было введено в науку физиологом Пфлюгером в его делении организмов на группы на основании условий их существования в связи с источником их пищи, т. е. веществ, поддерживающих их энергию. Пфлюгер32 выразил здесь особыми словами то, что ясно понималось отдельными исследователями в XVIII столетии, например Лавуазье или Принглем, и что более точно было с химической точки зрения развито Дюма и Буссенго в 20-х годах прошлого столетия, с энергетической — немного позже Майером.

Рассматривая живой мир, Пфлюгер выделил в нем автотроф- ные организмы, которые в своем существовании зависят исключительно от минеральной среды и не связаны с другими организмами. Источник их энергии — их пища — состоит из минералов, а получают они ее благодаря способности использовать для этого энергию солнечного луча. Аппаратом такого ее использования являются хлорофильные зерна их клеток. Эти организмы могут существовать в отсутствие всех других организмов. Все другие организмы будут или гетеротрофные или миксотрофные. Гетеротрофные организмы всецело зависят в своей пище — в источнике свойственной им энергии — от сложных углеродистых соединений, изготовленных автотрофными организмами. Без них они существовать не могут. Миксотрофные организмы пользуются обыкновенными методами добывания пищи и, очевидно, без автотрофных организмов существовать не могут.

Мы будем пользоваться этими обобщениями Пфлюгера во всем нашем дальнейшем изложении, так как оно чрезвычайно удобно для выяснения геохимических проблем.

Очевидно, источником, добывающим для всей живой материи энергию, связывающим ее с энергетической точки зрения с мертвой средой, в конце концов будут автотрофные организмы. Гетеротрофные организмы, по-видимому, запаса этой энергии не увеличивают.

Когда Пфлюгер давал свое обобщение, он знал только одну группу автотрофных организмов — зеленый хлорофильный мир и один источник их энергии — космическую лучевую энергию Солнца. Если и можно было бы допускать влияние других космических лучевых энергий, например звезд, влияние это так же мало сказывалось в изучаемых актах, как их влияние на процессы климатологии и метеорологии.

Через немного лет Виноградский сделал великое открытие новой формы автотрофных организмов, независимых в своих проявлениях от лучевой энергии Солнца. Эти низшие формы жизни — мир своеобразных бактерий — получают из минералов целиком всю энергию своей жизни: они пользуются для этого природными соединениями, богатыми кислородом.

Открытие Виноградского имеет огромное значение, как мы увидим, во всех проблемах, связанных с геохимической историей живого вещества, и мы в дальнейшем изложении с ним не раз встретимся. По-видимому, мы находимся здесь еще в начале откровений, которые дает нам научная работа по пути, открытому впервые Виноградским. Заметим лишь, что полная независимость этих организмов, которые мы будем называть автотрофными организмами 2-го рода, от энергии Солнца не может считаться доказанной, но она во всяком случае является зависимостью иного порядка, чем энергетическая связь с Солнцем зеленых растений 33.

Явления энергетики живого вещества, как они проявляются нам в геохимических процессах, должны обращать на себя самое большое внимание исследователей, но, к сожалению, они не могут при современном состоянии науки быть приведены в такую удобную для научной работы форму, как изучение химического состава или веса живой материи 34 и связанных с ней продуктов.

Сознание первостепенного значения энергетики охватило все мировоззрение натуралистов и тех, которые склоняются к физическому мировоззрению на Космос, е тех, которые подходят к натуралистическому мировоззрению на Природу. Но она далеко не проникла так же сильно в практическую науку и научную работу. Даже в химию опа не вошла еще в полной мере. Геологический цикл наук она захватила еще несравненно меньше.

В этих науках мы только приближаемся к возможностям пользоваться их великими указаниями, когда переходим от общих схем к реальным научным фактам. Наиболее близко подходим мы к точному числовому охвату явлений с энергетической точки зрения в геофизике и геохимии, но и тут научная работа в этом отношении резко отстала от химии, не говоря уже о физике.

Необходимо, по возможности, собирать относящийся сюда материал, так как ясно огромное значение всех этих фактов для будущего развития всех геологических наук.

Может быть, особенно ясно становится нам это благодаря вхождению понятия живого вещества в круг изучения геохимии. Живое вещество является не только источником вещества для геохимических процессов, но и источником свободной энергии, их поддерживающим: на каждом шагу мы будем встречаться с таким его значением. Оно проявляется в истории всякого элемента.

Оно резко проявляется и в области земной коры, где сосредоточено живое вещество, в биосфере. Биосфера, выделенная как особая земная оболочка 45 лет назад Эдвардом Зюссом, является самой активной земной оболочкой с геохимической точки зрения. Для нас выясняется своеобразная картина строения нашей планеты. Не только в климатологии и метеорологии, но и в геохимии и минералогии явления изменений — химические процессы — связаны не с энергией глубоких слоев земной коры или Земли, а вызываются энергией Солнца, космической энергией, при- ходимой на Землю извне. Источником изменений является богатая жизнью поверхностная пленка планеты. Аккумулятором космической энергии, распределителем ее в минералогических и геохимических процессах является сосредоточенное в ней живое вещество. Очевидно, чем больше и точнее мы будем знать его энергетические свойства, тем яснее станет нам весь процесс химических изменений земной коры, доступных нашему изучению.

Но такое изучение далеко не безразлично для самого понимания явлений энергетики. Как все физические концепции, так и представления энергетики в последние десятилетия находятся в непрерывно подвижном состоянии. Они изменяются и приспособляются к новым взглядам, новым теориям и новым фактам, открываемым физикой. Вступив бесстрашно и смело в область теоретических построений, современная физика тем самым неизбежно приняла в себя некоторые основные черты не строго научных, а философских достижений  *. Ее законы и ее теоретические механизмы Космоса всегда многообразны, как это ярко подтвердил недавно один из крупнейших ее представителей35. Логический анализ, углубляясь в понятия, основанные на реальном наблюдении природы, откуда берет свои понятия и теоретическая физика, всегда находят во всякой формулировке непримиримые противоречия, так как разум не в состоянии охватить целиком ни одного природного проявления и выводы из созданного им понятия никогда не будут всецело совпадать с наблюдениями следствий из отвечающего понятию природного явления.

Сейчас в энергетике мы имеем разные течения, коренное изменение наших представлений об энергии, какое вытекает из квант Планка, углубление в явления энергетики, в которых отсутствует второй закон термодинамики,— принцип Карно.

Особенно эти представления, которые привели уже нас к своеобразной статистической концепции Вселенной, имеют огромное значение для понимания геохимических явлений. В геохимических процессах, связанных с живым веществом, мы имеем дело со статистическим явлением, подчиненным принципу Карно, но объекты, охватываемые живым веществом, могут ему не подчиняться.

В связи с этим изучение энергетики проявлений жизни приводит к изменению основных понятий энергетики, в частности к созданию учения об эктропии, тесно связанно!ю с космогоническими энергетическими представлениями и с живой материей. Как раз областью проявления эктропии и должньг были бы являться геохимические проявления живой материи. Мояшо или нет видеть в них эти проявления, покажет будущее, но (будет ли ответ положительным или отрицательным), несомненно, ввиду важности затронутых здесь вопросов они настойчиво требуют тщательного изучения энергетики живого вещества в связи с геохимическим его значением и проявлением.

Во всех до сих пор рассмотренных геохимических проблемах изучения живого вещества мы должны принимать во внимание не только современный момент. Необходимо, как мы это увидим, учитывать и его изменение в течение геологического времени.

Это явление — общее для всех без исключения заданий геологического характера и на нем нет надобности здесь подробно останавливаться. В дальнейшем изложении мы встретимся с постоянным применением этого хронологического принципа. (Ф. 518, on. 1, д. 53, лл. 34-55.)

К содержанию книги: Владимир Иванович Вернадский: Живое вещество