8.2. Биогеохимические принципы

8.2. Биогеохимические принципы

В формулировке В. И. Вернадского биогеохимические принципы звучат следующим образом.

I принцип: «Биогенная миграция атомов химических элементов в биосфере всегда стремится к максимальному своему проявлению».

II принцип: «Эволюция видов в ходе геологического времени, приводящая к созданию форм жизни устойчивых в биосфере, идет в направлении, увеличивающем биогенную миграцию атомов биосферы» (или в другой формулировке: «При эволюции видов выживают те организмы, которые своею жизнью увеличивают биогенную геохимическую энергию»).

III биогеохимический принцип: «В течение всего геологического времени, с криптозоя, заселение планеты должно было быть максимально возможным для всего живого вещества, которое тогда существовало» (1940, с. 185;1965, с. 283–286).

Для Вернадского первый биогеохимический принцип был тесно связан со способностью живого вещества неограниченно размножаться в оптимальных условиях. «Вихрь атомов», который представляет собой жизнь, по определению Жоржа Кювье, стремится к безграничной экспансии. Следствием этого и является максимальное проявление биогенной миграции атомов в биосфере.

Второй биогеохимический принцип, по существу, затрагивает кардинальную проблему современной биологической теории – вопрос о направленности эволюции организмов. По мысли В. И. Вернадского, преимущества в ходе эволюции получают те организмы, которые приобрели способность усваивать новые формы энергии или «научились» полнее использовать химическую энергию, запасенную в других организмах. В ходе биологической эволюции, таким образом, увеличивается «КПД» биосферы в целом. Второй принцип справедлив и в отношении деструктивной ветви. Например, если для биогенного разложения мхов и лишайников необходимы десятилетия, то для трав – месяцы (Зимов, Чупрынин, 1991, с. 63–64). Объяснение этого факта заключается в том, что прогрессивные растения больше содержат легко усваиваемых сахаров, азотистых соединений и меньше лигнина, целлюлозы и являются более совершенными консументами, деструкторами. Если мхи разлагаются простейшими, то в минерализации «высокооборотистых растений» принимают активное участие почвенная зоомасса и позвоночные (Зимов, Чупрынин, 1991, с. 63).

В. И. Вернадский первым стал исследовать жизнь как целое, как геологически своеобразное живое вещество, характеризующееся весом, химическим составом, энергией и геохимической активностью. Он подчеркивал, что за геологическую историю организмы, по-видимому, осваивали новые области планеты, приспосабливаясь к многообразным природным условиям и участвуя в их изменении. Одно из выражений геологической активности живого вещества – скорость размножения организмов. Она колеблется в широких пределах и в идеальных условиях(отсутствующих в природе) достигает скорости звука. Бактерия холеры, например, способна (теоретически) за тридцать часов покрыть сплошной пленкой всю поверхность планеты. Крохотная инфузория туфелька может за пять лет выработать массу протоплазмы, по объему в десять тысяч раз превышающую нашу планету. Одноклеточная водоросль диатомея за восемь дней способна образовать массу материи, равную объему Земли, а в течение следующего дня удвоить эту массу.

Скорость передачи жизни, геохимическую активность живого вещества, отраженную в способности к размножению, Вернадский выразил в виде формулы:

2^?? = N_n,

где n – число дней с начала размножения, ? – показатель прогрессии, для одноклеточных соответствующий числу поколений в сутки, N_n – число неделимых, существующих благодаря размножению через n дней (Вернадский, 2003, с. 67).

По подсчетам В. И. Вернадского, количество свободного кислорода в биосфере, равное 1,5 10²¹ г, есть число того же порядка, как и количество существующего и с ним неразрывно связанного живого вещества, исчисляемого в 10²⁰-10²¹ г. В каждый момент на Земле существует около 10²⁰ и более граммов живого вещества, которое постоянно разрушается и создается – главным образом, не ростом, а размножением. Поколения создаются в промежутки от десятков минут до сотен лет. Ими обновляется вещество, охваченное жизнью. То, которое находится в каждую минуту в наличии, составляет ничтожную долю созданного в году, т. к. колоссальные количества создаются и разрушаются даже в течение суток (Вернадский, 2003, с. 76).

И если справедлив первый биогеохимический принцип, т. е. непрерывное стремление живого вещества к экспансии, к максимальному проявлению жизни, то столь же должен быть справедлив и выраженный второй биогеохимический принцип

Таким образом, первый биогеохимический принцип свидетельствует об экстенсивном захвате вещества для метаболизма, а второй – об интенсивной стороне того же процесса, в историческом геологическом аспекте. Иначе говоря, количество жизни остается неизменным, а качество ее непрерывно повышается. Чисто схематически этот процесс можно было бы попытаться описать так.

Допустим, есть всего одна бактерия, она в соответствии с геометрической прогрессией размножения чисто теоретически, не имея ограничивающего давления других организмов, выйдет на свою стационарную константу размножения и сразу освоит всю поверхность планеты, ограничиваясь только ее физическими параметрами; второй организм, создавая с первым систему биосферы, отнюдь не расширит лог ареал, а охватит его же, довольствуясь вдвое меньшим физическим пространством для жизни. Третий – займет в нем же свою нишу, разделив физическое пространство на три. И так продолжается при дальнейшей дифференциации живого вещества биосферы. Биомасса растет, появляется, например, лес или гигантские водоросли, или крупные животные, они вовлекают все более разнообразные виды атомов вещества в круговорот жизни. Но количество охваченных атомов остается постоянным, как и количество жизни по отношению к массе планеты. А внутренняя емкость пространства, вероятно, увеличивается, или оно структурируется. Точно также справедлива и обратная мыслительная операции. Из сегодняшней развитой биосферы будем отнимать, в каком угодно порядке: по одному виду, или по классу или по экологической нише, или но иному признаку. Что будет происходить с объемом биосферы? Он будет оставаться постоянным, другие организмы будут заполнять объем, пока смогут выполнять функции биосферы. Отнимем какой-то последний организм, – и она погибнет сразу, целиком, как и наш организм и как любой другой.

В. И. Вернадский через понимание функций и их историческое движение, выраженное в первом и втором биогеохимических принципах, нашел стандарт биосферы. Если живое вещество его поддерживает, то он действует, и наоборот. В последнем случае нет и биосферы.