Союз культуры, науки, религии

Вероятно, менее 2% общей массы океана заняты сгущениями жизни, вся остальная его масса содержит жизнь рассеянную. Из всех металлов в живом веществе господствующим является кальций. В валовом составе живого вещества он превышает 1% по весу, а в очень многих организмах, главным образом морских, его количество превышает 10% и даже 20%. Кальций жизненными процессами уже в организмах переводится в карбонаты, сложные фосфаты, значительно реже – в кальциевые оксалата. Главным образом донные и прибрежные сгущения жизни в океане являются механизмом, который создает кальциевые покровы планеты, отсутствующие в ювениальных силикатных массах ее коры и глубоких фреатических областях. Ежегодно в океане откладывается больше 6х1014 г кальция в виде карбонатов. Не меньше 1018 – 1019 г кальция находится в непрерывном круговороте в живом веществе; это значительная часть кальция биосферы, а всего кальция в земной коре около 7х1023 г. Кальций концентрируется организмами бентоса, обладающими значительной скоростью передачи жизни: моллюсками, морскими звездами, водорослями, кораллами и др., и собирается протистами морской грязи, планктоном, бактериями. Путем выделения соединений кальция, солнечная энергия жизнедеятельности организмов определяет химию земной коры, не меньше, чем разложение углекислоты и воды и создания этим путем органических соединений и свободного кислорода. Кальций приносится в океан и реками с суши, где главная его часть тоже прошла (в другой форме) через наземную жизнь. Помимо кальция, эти области скоплений жизни аналогичным образом влияют на историю распространения в земной коре элементов кремния, алюминия, железа, марганца, магния, фосфора. В результате биохимических реакций в истории железа и марганца образовались большие скопления этих элементов третичных железных руд Керчи, мезозойских – Эльзас-Лотарингии. Это доказано в 1926-1927 гг. работами русских ученых (Б.В. Перфильева, В.С. Буткевича, Б.Л. Исаченко). На всем протяжении геологической истории, начиная с архейской эры, наблюдается повторение образования, например, величайших древнейших скоплений железа в железных рудах Миннесоты. Тот же характер имеют многочисленные руды марганца и его большие скопления в Закавказье у Кутаиси. Во все геологические периоды существовало то же самое распределение жизни в гидросфере и сказывалось то же самое неизменное ее проявление в химии планеты. Те же самые живые пленки, планктонная и донная, и те же морских сгущения жизни (по крайней мере прибрежное) существовали во все геологические периоды, являлись частью одного и того же непрерывно существовавшего все эти сотни миллионов лет биохимического аппарата. Все время происходившие перемещения суши и моря вызывали смещения на поверхности планеты одних и тех же химически активных областей, образованных живым веществом, – живых пленок и сгущений гидросферы. При изучении древних геологических отложений не виды указания на изменение такого строения гидросферы или его химических проявлений.

Живое вещество суши.

Иную картину, чем гидросфера, представляет суша; здесь имеется 1 живая пленка, которую представляет почва и населяющая ее фауна и флора. Но на земной поверхности выделяются еще водные сгущения живого вещества – водные вместилища, которые с биохимической и биологической точек зрения резко отличны от суши.

Жизнь покрывает сушу почти сплошной пленкой; ее проявления находят на сплошных ледниках, снегах, в пустынях, на высотах гор. Можно говорить только о временной безжизненности, о разрежении жизни (где пустыни, ледники, снежные горы и поля составят около 10% с поверхности суши). Мощность жизненной пленки суши незначительна: для сплошных лесных пространств она не поднимается выше нескольких десятков метров на земной поверхностью; в полях и степях – на несколько метров. Леса в экваториальных областях, где деревья достигают наибольшей высоты образуют пленку жизни мощностью 40-50 м. Самые высокие деревья в 100 м и больше, теряются в общей массе и не принимаются во внимание отдельно от общего ее уровня. На суше преобладают по количеству захваченного жизнью вещества – зеленые растения (травы, деревья, кусты), в животном населении – насекомые, клещи, пауки, а гетеротрофные организмы (питающиеся органическими веществами, созданными другими) – звери, человек играют подчиненную роль. Аэробная жизнь прекращается на глубине 1-5 м, анаэробная идет в общем на несколько десятков метров. В почву вносят химические удобрения, которые усваиваются растениями, но черви, жучки, бактерии не могут их усваивать, им нужен навоз, перегной и т.п.

В живой пленке суши никогда процессы выхода химических элементов из жизненного цикла не приводят к таким скоплениям минералов, какие наблюдаются в морских отложениях, где ежегодно отлагаются миллионы тонн карбонатов кальция и магния (известняки и доломитизованные известняки), кремнеземы (опалы и т.п.), гидратов окиси железа (бурые железняки), водные окислы марганца (пиролюзиты и псиломеланы), сложных фосфатов кальция (фосфориты) и т.п. В живом веществе суши химические элементы не выходят в еще более подавляющей своей части из жизненного цикла, чем в гидросфере. После умирания организма или отмирания его частей, вещество без перерыва захватывается новыми организмами или уходит в атмосферу в виде биогенных газов: О2, СО2, N2, NН3 и др., которые вновь захватываются в живое вещество его газовым обменом. Огромная геохимическая работа живого вещества суши составляет после десятков миллионов лет своего существования ничтожные следы в твердых телах, строящих земную кору. Химические элементы живого вещества суши находятся в непрерывном движении в форме газов и живых организмов.

Органические остатки проникают материю биосферы, живую и костную, собираются в минералах, поверхностных водах и реками сносятся в море. Состав пресной воды, связанной с почвой, определяется химизмом почвы. В водах рек преобладают сульфаты и карбонаты, натрий соединен с хлором. Процессы в почве идут в водной среде – в растворах или дисперсных системах. Почва жива, пока она влажная. Под действием тепловых лучей Солнца, вода находится в постоянном круговороте. Главная масса воды суши в области биосферы сосредоточена в лужах, озерах и болотах, а не в реках. Благодаря мелкости бассейнов они представляют одно пресноводное сгущение жизни. Жизнь, населяющая водные пространства резко отличается от жизни наземной. Здесь наблюдаются во многом явления, аналогичные пленкам и сгущениям гидросферы. Здесь увеличивается и выход химических элементов из жизненного круговорота и образование твердых продуктов, входящих позже в состав осадочных пород земной коры.

Между костным и живым веществами есть непрерывная связь в виде непрерывного биогенного тока атомов из живого вещества в костное вещество биосферы и обратно. Этот биогенный ток атомов вызывается живым веществом и выражается в непрекращающемся дыхании, питании, размножении и т.п. Живое вещество охватывает всю биосферу, ее создает и изменяет, но по весу и объему оно составляет небольшую ее часть, но является большой силой в биосфере; костное, неживое вещество резко преобладает.

Научно долгое время жизнь признавалась как явление, свойственное исключительно Земле. На далеких от Солнца планетах (Юпитер, Сатурн, Уран и др.) низкая температуры делает жизнь, сколько-нибудь подобную земной, – невероятной, если считать, что других форм жизни нет, кроме тех, которые определены термодинамическим и химическим полями нашей биосферы.

В целом ряде философских систем, жизнь рассматривается как одно из главных всегдашних проявлений реальности (Radhakrishnan S. «Indian Philosophy», London 1929-1931гг.).

В научное изучение явлений жизни другую трактовку естественных живых тел ( живых организмов, биоценозов, живых веществ, разнородных и однородных, и т.п.) и сложных косно-живых-биокосных естественных тел (почв, илов и т.п.) вносит биогеохимия – понимание живой природы, дополняющее и углубляющее старое. Рассматриваемый в атомной аспекте и в своих совокупностях, живой организм выявляется в биогеохимии в другом выражении, как другое естественное тело, чем в биологии, хотя бы биолог изучал его тоже в его совокупностях: биоценозах, растительных сообществах, стадах, лесах, лугах и т.д. Доходя до атомов химических элементов, до изотопов, биогеохимия проникает в явления жизни в другом аспекте, чем проникает биолог: в некоторых отношениях глубже, но в других она теряет из своего кругозора важные жизненные явления, выдвигаемые в биологии.

Основывающиеся на точных научных наблюдениях и опытах и на логически правильно на них основанном установлении фактов и эмпирических обобщениях, все основные выводы биологии являются научными достижениями и не могут находиться в противоречии с биогеохимическими фактами и эмпирическими обобщениями, так же научно установленными. К примеру, вид для биолога есть совокупность морфологически однородных неделимых. Он же отвечает и в биогеохимии однородному видовому живому веществу биогеохимика. Для биолога вид определяется формой тела, чистологическим и анатомическим строением, физиологическими функциями, характером покровов, явлениями питания, размножения и т.п. Числовые же данные этого даются не всегда. Для биогеохимика биологический вид определяется точными числовыми величинами среднего неделимого, совокупность которых составляет видовое живое вещество, совпадающее с видом биолога.

В истории биологических знаний видно, что даже точные стремления замерли для тех количественных признаков вида, которые начинали было обращать на себя внимание биолога. Так, довольно обычное для натуралистов 2-й половины 18 в. числовое определение среднего веса неделимых, особенно для позвоночных, ослабело в 19 в. В начале 20 в. в биологии не было достаточного числа данных, сюда относящихся, и методика их получений не была выработана, а разбросанные числа не собраны и рассеяны в океане, все растущем, качественных выявлений. Точное описание натуралиста-биолога охватывало области явлений, в которые нельзя было идти по существу более отвлеченными выражениями действительности. Биолог в своем точном описании берет за исходную индивид, не считаясь с тем, в какой форме он выразит его проявление в др. индивидах. Переходя к другим индивидам, он неизбежно дает пределы, в которых данных морфологических признак меняется. Биогеохимик имеет дело с совокупностями и со средними (статистическими) выражениями явлений. Он обращает при этом основное внимание на математическое выражение явлений: выражение средними числами или геометрическими образами. При этом явление сглаживается, и ряд проявлений, наблюдаемых биологом, биогеохимиком не охватывается. Биолог в своем стремлении выразить явления жизни исходя от живого неделимого, шел, качественно уточняя разнородное, шел вглубь и дошел до предела, глазу видимого. Пределом является длина волны ультрафиолетовых колебаний – невидимой глазом части спектра.

Между биологическим и биогеохимическим описаниями живых естественных тем, если они правильно сделаны, противоречий быть не может. Биогеохимия исходит из атомов и изучает влияние атомов, строящих живой организм, на геохимию биосферы, на ее атомную структуру. Из множества признаков живого организма она выбирает немногие. Биогеохимия определяет живое вещество, видовое в частности, следующими числовыми константами:

1) Среднее число атомов, в среднем неделимом вида, для всех химических элементов, входящих в данное живое вещество. Эти числа получаются точным химическим количественным анализом. 2) Средний вес среднего неделимого – получается взвешиванием достаточного количества неделимых. 3) Средняя скорость заселения биосферы данным организмом, благодаря его размножению. Эта константа заселения планеты может быть выражена в числе неделимых или в весе, создаваемого в единицу времени нового нарождающегося потомства.

Биогеохимик изучает совокупности организмов во внешней среде, которая для него является биосфера. Биосфера является единым целым, большим биокосным естественным телом, в среде которого идут все биогеохимические явления. Представление о живом веществе в биогеохимии, т.е. в совокупности живых естественных тел, должно быть выражено так же, как давно это сделано для косных естественных тел, должно быть всецело построено на точных числах. Для косных тел (например, для астрономических наблюдений) это начали делать тысячелетия назад, но для химических и физических свойств, для описания минералов, георафических явлений и т.п. это было сделано только в 17-19 вв. Со 2-й половине 19 в. такой охват косных естественных тел биосферы стал общеобязательным – частично охвачены животные и растения, – и количество полученных чисел неудержимо росло и исчислялось миллионами.

Всякий организм представляет собой биокостное тело. В нем не все живое. Во время его питания и дыхание непрерывно попадают в него косные тела, которые от него совсем неотделимы. Так, дождевые черви постоянно содержат внутри своего тела почву или ил, процент которых составляет заметную часть их тела и которые подвергаются в их организме многочисленным биохимическим реакциям. Эти организмы в биосфере без такого вещества жить не могут. В биогеохии необходимы принимать их во внимание такими, какими они есть и живут, а не очищенными и освобожденными от этих всегда существующих в них веществ. Живой организм есть всегда до известной степени биокосное естественное тело. Подавляющее большинство природных вод, почвы, илы и т.п. являют бесчисленные примеры биокосных естественных тел. Между живым естественным телом биосферы и его комплексами (живым веществом) и ассоциациями (биоценозы и биокосные тела) и косными ее естественными телами (минералами, кристаллами, горной породой и т.п. в их бесчисленном разнообразии) существует резкая непроходимая грань. Это есть эмпирическое обобщение из бесчисленного множества точно логически и эмпирически установленных фактов. Они отвечают логическим освоенным понятием биогеохимии. В биологии большое значение играет явление, отвечающее свойствам высших форм жизни человека. В широком понимании природных явлений сюда входят и социальные, и духовные проявления человека, которые неразрывно связаны с биологическими основами человеческого организма. Здесь надо считаться с чрезвычайным влиянием огромного культурного наследства, связанного с прошлым. Биолог неразрывно связан с этим философским, религиозным и социальным наследством. В этом отношении иное положение биогеохимика, который в своей проблематике ограничен процессами, отражающимися в естественных живых телах, с одно стороны, и процессами, зависящими от свойств химических элементов, их смесей и изотопов, т.е. атомов, – с другой.

Живое, от бактерий до высших растений и высших животных с человеком включительно, представлялось единым неразрывным целым, охваченной жизнью материей. Вместо живых естественных тел биогеохимией на 1-е место в биологии выступала жизнь. Вместе с жизнью для ее объяснения и понимания конкретного ее выявления в живой природе, состоящей всецело из живых естественных тел биолог должен был искать опоры при таком подходе к живому в религиозных и философских исканиях, веками всецело занимающихся жизнью. Исходя из понятия тождественности живого и косного, выявляемой при окончательном углублении исследования, поставлена и проблема, которая вызвала огромную работу, – проблема самопроизвольного зарождения живых организмов из косной материи. Многие биологи, исходя из философских представлений материализма или из научной гипотезы возможности тождественности живого и косного, убеждены в неизбежности его существования. При этом широко распространено представление, что абиогенез происходит на каждом шагу в окружающей нас биосфере. Для философских материалистов абиогенез является одним из догматов их веры. Другие думают, что он произошел в одну из эпох геологической истории планеты, при таких условиях окружающей среды, которые представляются возможными, но, по существу, к 21 в. неясными. Это условие, создающее на Земле то особое состояние пространства, которое отличает пространство тела живого организма от косных естественных тел.

Для каждой формы организмов есть закономерная бренность ее проявления: определенный средний срок жизни отдельного неделимого, определенная для каждой форма своя ритмическая смена ее поколений, необратимость процесса. Для жизни время (с геохимической точки зрения) выражается в 3 разных процессах: 1) время индивидуального бытия; 2) время смены поколений без изменения формы жизни; 3) время эволюционное – смены форм одновременно со сменой поколений. Для бренности жизни влияние внешней среды на время, для жизни характерное ограничен, индивидуальная жизнь многоклеточного имеет предел: он может быть отодвинут в благоприятных условиях, но конец неизбежен и неотвратим. Для одноклеточных как будто нет предела бытия, связанного с неделимым, но , живя во внешней среде – в мире «случайностей», неизбежно и здесь индивидуальная жизнь рано или поздно кончается под влиянием внешних условий. В благоприятных условиях можно неизбежный конец только отодвинуть. В ничтожных отдельных случаях, как и в отдельных атомах, отдельные неделимые (одноклеточные) могут зайти далеко за пределы среднего бытия. Они могут быстро погибнуть, могут далеко пережить современников, но средняя величина (порядок явления) от внешних явлений не зависит. Она зависит от строения самого организма (и атома) или от всей совокупности научно выявляемых явлений – целокупной для нашего понимания реальности всего мира.

Совокупность живых организмов можно обозначить понятием «живое вещество», за пределы которого выходит понятие «жизнь» в области философии, фольклёра, религии, художественного творчества. Все это отпадает в «живом веществе» – эмпирическом обобщении известных и наблюдаемых фактов. Все живые организмы на Земле неразрывно и непрерывно связаны (прежде всего питанием и дыханием) с окружающей их материально-энергетической средой. Это выразил еще в своей книге «Об особенной и действенной силе, свойственной растительной и животной субстанциям» петербургский академик Каспар Вольф (1733 – 1794 гг.), напечатанной в 1789 г. по-немецки в Петербурге. Он опирался на Ньютона, а не на Декарта, как большинство биологов того времени.

Человечество, как и живое вещество, неразрывно связано с процессами определенной геологической оболочкой Земли – биосферой (греч. bios – жизнь и sphaira – сфера, область), оболочкой, охваченной жизнью и обладающая в связи с этим своеобразной организованностью. Понятие «биосфера», т.е. «область жизни», было введено в 19 в. в биологию Ламарком (1744 – 1829 гг.) в Париже, а в геологию – Э. Зюссом (1831 – 1914 гг.) в Вене. Понятие биосфера было развито В.И. Вернадским (1863 – 1945 гг.), который рассматривал возникновение жизни на Земле и связанное с ним образование биосферы не как появление отдельных зародышей в отдельных изолированных точках, а как мощный единый процесс образования «монолита» жизни, охвативший всю область планеты, где имелись соответствующие условия. Живое вещество по весу составляет ничтожную часть планеты Земля; оно сосредоточено в тонкой пленке на поверхности суши в тропосфере (в лесах, полях) и охватывает весь океан. Количество его не превышает десятых долей процента биосферы по весу. История живого вещества в ходе времени выражается в изменении форм жизни, форм живых организмов, без перерыва связанных от одного поколения к другому. Веками эта мысль поднималась в исканиях и в 1859 г. вылилась в учение об эволюции видов – растений и животных, в т.ч. и человека, Ч.Дарвина (1809 – 1882 гг.) и А. Уоллеса (1822 – 1913 гг.).

Два североамериканских геолога Д.Д. Дана (1813 – 1895 гг.) и Д. Ле-Конт (1823 – 1901 гг.) еще до 1859 г. выявили эмпирическое обобщение, показывающее, что эволюция живого вещества идет в определенном направлении. Это явление было названо Д.Д. Дана «цефализацией», а Ле-Контом – «психозойской эрой». Впоследствии Ле-Конт указывал, что Д.Д. Дана в последние годы жизни принял идею эволюции в её дарвиновском понимании, и разница между представлениями о «психозойской эре» Ле-Конта и «цефализацией» Д.Д. Дана исчезла.

Природными телами биосферы являются не только живые вещества, но и главную массу вещества биосферы образующие тела и явления неживые, которые называют «косными», неживыми (газы, горные породы, химические элементы, атомы и т.д.). Кроме живых и косных природных тел в биосфере большую роль играют их закономерные структуры: почвы, илы, поверхностные воды и т.п., состоящие из живых и косных природных тел, образующих сложные косно-живые структуры, названные «биокосными» природными телами. Сама биосфера есть сложное планетное биокосное природное тело. Процессы в живом веществе идут резко по другому, чем в косной материи при рассмотрении их в аспекте времени. В живом веществе они идут в масштабе исторического времени, в косном – в масштабе геологического времени, «секунда» которого много меньше декамириады, т.е. 100 тыс. лет исторического времени (В.И. Вернадский «О некоторых очередных проблемах радиогеологии»/ Известия АН, 7-я серия ОМЕН, 1935 г., № 1, с. 1-18/). Только в живом веществе наблюдается резкое изменение самих природных тел с ходом геологического времени. Одни организму переходят в другие, вымирают или коренным образом изменяются. Но существуют организмы, которые заметно не меняются в своей морфологической и физиологической структуре сотни миллионов лет, так называемые персистенты.

Мысли ученого, углубляясь в новые области не существовавшие ранее или бывшие уделом философии или религии, создают новые науки. Так, в конце 19 в. сложилась физическая химия, а в 20 в. образовалась химическая физика и биогеохимия (в которой химические представления и явления играют ведущую роль по сравнению с геологическими и биологическими проблемами и явлениями; изучает геохимические процессы в биосфере при участии организмов). Биогеохимия является частью геохимии, входит и в физику атомов, захватывает и радиологии (распад атомов и выявление изотопов), теснейшим образом связана с биосферой. Биогеохимия изучает биосферу в ее атомном строении и составляет поверхностный географический образ планеты и причины его проявления. Биосфера в биогеохимии выявляется как обособленная на нашей планете земная оболочка, состоящая из ряда концентрических, всю Землю охватывающих, соприкасающихся образований называемых геосферами. Отделение биогеохимии от геохимии является необходимым отличием явлений жизни от явлений безжизненной косной материи, господствующей в геохимии (см. В.И. Вернадский «Очерки геохимии». М., 1934г., с. 51-64).

В биогеохимии в начале 20 в. науки о жизни впервые тесно соприкоснулись с науками об атомах и в этом виделось большое будущее значение биогеохимии. В научной изучении биосферы лежит корень решения многих проблем. Российский ученый А.Е. Ферсман в 1913 г. впервые написал о понятиях «техногенез» (обозначение глобальной технической деятельности человека) и «биогенез» (образование жизненных процессов).

Эволюция биосферы связана с усилением эволюционного процесса живого вещества. В кембрии в течение 500 – 800 млн. лет происходила эволюция биосферы. В кембрии создались известковые скелетные части макроскопических морских организмов, а в плиоцене возникла фауна млекопитающих; 15 – 80 млн. лет назад создались леса и степи. Процесс эволюции, изменения живого вещества переносится и в природные биокосные и биогенные тела: в почвы, в наземные и подземные воды (в моря, озера, реки и т.д.), в угли, битумы, известняки и т.п. Почвы и реки девона, например, иные, чем почвы третичного времени и нашей эпохи. Эволюция видов переходит в эволюцию биосферы.

В биосфере естественным телом можно назвать материал, образовавшийся в результате закономерных природных процессов, в биосфере или в земной коре происходящих; минерал, горная порода (и формы ее нахождения – батолит, шток, пласт и т.д.); всякий организм как индивид и как сложная колония, биоценоз (простой и сложный), всякая почва, ил и т.д.; клетка, ее ядро, ген, атом, электрон и т.п.; капитализм, класс, парламент, семья, община и т.п.; планета, звезда и т.п. – миллиарды возможных «естественных тел». Но одним понятиям соответствуют предметы реально существующие в природе, и не являющиеся созданием только логического процесса (определенные планета, почва, организм и т.п.). Другие понятия целиком или в основной своей части являются созданием сложного логического процесса – обобщением бесчисленного множества фактов или логических понятий (горная порода, государство и пр.). Для естественного тела слово и понятие не всегда совпадают, т.к. понятие может меняться по существу с ходом научной работы с ходом жизни человека. Выросла точность и достоверность наук о человеке, который для науки сам является «естественным телом».

В биогеохимии выдвигаются на 1-е место естественные тела, характерные для биосферы: живые естественные тела и сложные естественные тела из косных и живых (биокосные тела). Некоторые из таких естественных тел давно уже (десятки тыс. лет назад) определены и выделены обыденной жизнью (до выявления науки): люди, животные, растения, леса, поля и т.д. Огромное количество их постоянно выделяется наукой: животные и растения – планктон (взвешен в воде), бентоз (прикреплены ко дну водоемов или передвигается по нему) и т.п.