Составляя небольшие доли процента по весу вещества биосферы, взятого в целом, живые организмы вызванным ими движением охватывают все вещество биосферы.
Эту способность живых организмов вызывать движение вещества биосферы я буду называть их геохимической функцией. Точное количественное и качественное, возможно полное выяснение геохимических функций живого вещества в биосфере, биогеохимических функций биосферы, является основной задачей биогеохимии.
Функции эти очень различны[118].
Среди них есть функции, характерные для отдельных организмов, для определенных их видов; например, кальциевая функция, связанная со всеми организмами, имеющими кальциевый скелет или строящими кальциевые аппараты. Эти организмы вызывают энергичную миграцию атомов кальция из окружающей среды, извлекают их оттуда и концентрируют в своем теле и в своих биоценозах в процентном по весу содержании в количестве, превышающем среднее его нахождение в среде жизни[119].
Для ряда химических элементов – для железа, марганца, магния, азота, углерода, фосфора, серы, йода, ванадия, брома и т. п. организмы являются такими концентраторами, меняют этим путем геохимию этих элементов. Еще большее значение имеют такие биогеохимические функции, которые охватывают все живые вещества, а не отдельные его семейства – функции, неизбежно связанные с основными процессами жизни организма – с питанием, с дыханием и с умиранием.
Среди функций этого рода обращает особое внимание газовая функция, связанная с выделением и с поглощением организмами определенных газов, так как она чрезвычайным образом отражается в строении биосферы. Она связана с дыханием, и с питанием, и с умиранием всех организмов. Она в действительности строит земную атмосферу – тропосферу.
37. Связь жизни с атмосферой сейчас в науке – общее место. Нет в биосфере проявлений жизни без дыхания. Вернее без дыхания, несомненно, нет проявлений ее размножения или движения. А в размножении мы имеем наиболее яркое проявление геохимической энергии живого вещества. Без него биогеохимические процессы чрезвычайно сокращаются. Без дыхания – газового обмена – некоторые формы организмов могут существовать в виде латентной – скрытой жизни, но биогеохимического эффекта такая жизнь не производит. Очень возможно, что газовый обмен целиком не является прекращенным даже здесь – он только замедлен и ничтожен.
Связь живых существ с тропосферой – благодаря дыханию и распадению после смерти на газы была глубоко и ярко определена в 1844 году в блестящих лекциях в Париже Ж.-Б. Буссенго и Ж.-Б. Дюма о статике жизни.
Они выразили эту связь в афоризме: жизнь может быть рассматриваема, как придаток атмосферы[120]. Из нее она получает главную часть своего вещества и в нее в виде газов возвращается подавляющая часть вещества организмов после их смерти.
Эта теснейшая связь с атмосферой (тропосферой) отражается, может быть, и на том, что в некоторых явлениях жизни – в скоплениях живых организмов – в живом веществе геохимии – проявляются некоторые свойства газовой фазы вещества[121].
Это сказывается и в том, что в борьбе организмов за существование, в конце концов, борьба за газ, нужный для дыхания и питания, на первом месте для большинства из них[122].
38. Жизнь, несомненно, однако больше, чем придаток атмосферы. Она активно меняет тропосферу, строит ее вещество, охватывает всю ее химию. Медленно, но неуклонно с ростом геохимической работы такое значение жизни выступает все более резко и определенно.
Одна из составных частей тропосферы – вторая по массе – свободный кислород, почти нацело, поскольку можно сейчас судить, образуется живыми организмами, есть в подавляющей массе биогенный продукт. Все другие способы его происхождения в биосфере отходят на второй план[123].
Жизнь создает свободный кислород различным путем, но основной процесс связан с созданием органического вещества, то есть соединений углерода, водорода и кислорода, строящих все организмы, все их тело, начиная с протоплазмы. Кислород, углерод, водород берутся, главным образом, из углекислоты и паров воды атмосферы, из растворов СО2 и ионов СО, НСО3 в природных водах. Основной процесс идет фотосинтезом, главным образом, за счет лучистой энергии Солнца. Главным деятелем являются хлорофильные зеленые растения.
Фотосинтезом свободный кислород выделяется, главным образом, из двух соединений, исключительных по своему положению в биосфере, какими являются углекислота СО2 и вода Н2О. Эти соединения имеют общим то, что они очень обычны и наблюдаются в большом количестве в биосфере и что они постоянно синтетически получаются в процессе жизни – во всех живых организмах без исключения путем биохимических реакций.
В биосфере, частью в свободном состоянии – в газовых массах, частью в растворах в природных водах (или нефтях), частью в окклюзии в горных породах, непрерывно находится определенная масса свободного кислорода в состоянии динамического равновесия, постоянно уходящая и создающаяся. Она равна довольно точно 1,5х1021 грамма и представляет геологически вечную черту биосферы, планетную константу.
Кислород должен был так происходить на протяжении всего геологического времени. Ибо в пределах этого времени мы не имеем никаких указаний на его иное происхождение.
По-видимому, его концентрация в тропосфере оставалась все время очень близкой к современной, ибо к ней приспособились все наземные организмы – и к отвечающей ей водной атмосфере[124], то есть к растворенным в природных водах газам все водные.
Что значит «приспособились», когда речь идет о приспособлении организмов в таком масштабе и в такой независимости от морфологических их свойств? Это значит, что явление существует, в общем, неизменно в течение геологического времени.
Для свободного кислорода тропосферы биогенное его происхождение является основным процессом. Это значит, что основная часть тропосферы, больше четверти ее по весу – образована жизнью.
39. Очевидно, факт этот не может не возбуждать к себе самого пристального внимания.
Тропосфера по своему химическому составу чрезвычайно проста. Беря газы, которые наблюдаются в количествах больших 0.01 % (по объему), мы имеем для них в порядке убывающей распространенности:
N2…………… 78.03
О2…………… 20.99
H2O…………. 1.0
Ar…………… 0.93
СО2…………. 0.03
40. Очевидно, биогенное происхождение свободного кислорода в тропосфере должно ставить вопрос об отношении жизни к образованию самой тропосферы, газовой оболочки планеты.
Вопрос этот редко ставился до сих пор только потому, что не было ясного понимания мощности жизни в масштабах биосферы.
С жизнью, однако, надо считаться даже в масштабе целой планеты. И во‑вторых, потому, что не подвергались достаточно глубокому эмпирическому научному анализу наши представления о создании газообразных оболочек холодных космических тел, каким должна считаться – на фоне термического строения Космоса – наша Земля и, вероятно, остальные планетные тела. Два обстоятельства должны здесь обратить наше внимание.
Первое заключается в поле устойчивости газообразного состояния материи в термодинамически различных частях Космоса.
Где может наблюдаться газообразное состояние в этих областях и на нашей – холодной планете, в частности?
Наши представления о газовом состоянии в его космическом и физическом аспекте претерпевают сейчас коренное изменение и нельзя сейчас в наших научных построениях так свободно распоряжаться газообразным состоянием материи, как это было в XVIII веке, когда создавались космогонические представления, такие, как космогоническая гипотеза Де-Лапласа, так долго державшаяся и до сих пор еще влияющая на научную мысль.
