Биосфера и Ноосфера

Вернадский Владимир Иванович

Уже на небольшой глубине в морской грязи прекращается не только аэробная, но и анаэробная жизнь. По мере падения сверху остатков жизни и взмученных частей костной материи нижние слои морской грязи становятся безжизненными, и образованные жизнью химические тела не успевают перейти в газообразные продукты или войти в новые живые вещества. Живой слой грязи никогда не превышает немногих метров, между тем как он непрерывно растет с поверхности. Снизу он неустанно замирает.

«Исчезание» остатков организмов, переход их в пазы, есть всегда процесс биохимический. В слоях, лишенных жизни, остатки организмов медленно меняются, переходят в течение геологического времени в вадозные твердые и коллоидные минералы. Продукты такого происхождения окружают нас всюду и, измененные химическими процессами с ходом времени,

в форме осадочных пород составляют поверхность планеты в несколько километров средней мощности. Они постепенно переходят в метаморфические породы, еще больше изменяются и, попадая в области высокой температуры в магматическую оболочку Земли, входят в состав массивных, гипабиссальных пород — фреатических и ювенильных тел, вновь вступающих в биосферу с ходом времени под влиянием энергии, проявлением которой является высокая температура этих слоев (§ 77, 78). Они вносят в эти области планеты свободную, превращенную жизнью в химическую энергию, которую зеленый организм получил некогда в биосфере в форме космических излучений, солнечных лучей.

§ 143. Поэтому живые донные пленки в связи с прилегающими к ним прибрежными скоплениями жизни заслуживают особого внимания при учете химической работы живого вещества на нашей планете.

Они образуют мощные, химически активные участки земной коры, действующие медленно, но в общем одинаково в течение всего геологического времени.

Распределение моря и суши на земной поверхности дает понятие об их перемещении на ней во времени и месте.

Геохимическое значение донных, живых пленок велико как для их окислительной верхней части (главным образом бентоса), так и для их нижних восстановительных слоев. Оно еще более увеличивается в тех частях, где эти пленки сливаются с прибрежными сгущениями жизни и где к обычным для них продуктам прибавляются (выше 400 м, § 55) свободный кислород и биохимические продукты, связанные с ним и работой зеленой жизни.

В равной своей части окислительная среда донной пленки резко сказывается в истории многих химических элементов, не только кислорода, азота или углерода.

Прежде всего она совершенно меняет историю кальция на земле. Очень характерно, что кальций из всех металлов является господствующим в живом веществе. 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 %. Этим путем, деятельностью живого вещества, кальций в биосфере отделяется от натрия, магния, калия, железа, с которыми он связан в косной материи земной коры в общих молекулах и с которыми он сравним по своей распространенности. Кальций жизненными процессами организмов переводится в карбонаты, сложные фосфаты, значительно реже— в кальциевые оксалаты. Кальций уже в организмах приводится в форму карбонатов и сложных фосфатов, в виде несколько измененных форм он сохраняется и в вадозных минералах биохимического происхождения.

Океан, главным образом его области донных и прибрежных сгущений жизни, является тем механизмом, который создает кальциевые покровы планеты, отсутствующие в ювенильных силикатных массах ее коры и глубоких фреатических областях.

Ежегодно в океане откладывается не меньше 6 • 10¹⁴ г кальция в виде карбонатов. Не меньше 10¹⁸—10¹⁹г кальция находится в непрерывном круговороте в живом веществе; это составляет уже заметную часть всего кальция земной коры (около 7 • 10²³ г) и очень значительную часть кальция биосферы. Кальций не только концентрируется организмами бентоса, обладающими значительной скоростью передачи жизни: моллюсками, криноидеями, морскими звездами, водорослями, кораллами, гидроидами и другими, но и собирается протистами морской грязи, еще больше — планктона, в том числе наннопланктона, и бактериями, обладающими максимальной для живого вещества кинетической геохимической энергией.

Путем выделения соединений кальция, образующих целые горы, участки в миллионы кубических километров объемом, солнечная энергия жизнедеятельностью организмов определяет химию земной коры не меньше, чем разложением углекислоты и воды и созданием этим путем органических соединений и свободного кислорода.

Кальций выделяется главным образом в виде карбонатов, частью в виде фосфатов. Он приносится в океан реками с суши, где главная его часть тоже прошла (в другой форме) через наземную жизнь (§ 156).

§ 144, Помимо кальция, эти области скоплений жизни аналогичным образом влияют на историю других распространенных в земной коре элементов, несомненно: кремния, алюминия, железа, марганца, магния, фосфора.

Многое еще нам неясно в этих сложных природных явлениях, но общий результат — огромное значение этой живой пленки в геохимической истории указанных элементов — является несомненным.

В истории кремния влияние донной пленки сказывается в образовании отложений остатков кремневых организмов, частью планктонных, частью донных: радиолярий, диатомовых, морских губок. В результате образуются самые большие нам известные скопления свободного кремнезема, в сотни тысяч кубических километров объемом. Этот свободный кремнезем, инертный и малоизменчивый в биосфере, в метаморфической и магматической оболочках Земли благодаря своему химическому характеру свободного кислотного ангидрида является интенсивным химическим фактором, носителем свободной химической энергии.

Едва ли можно сомневаться и в другой биохимической реакции, здесь идущей, общее значение которой мы сейчас еще не можем уяснить. Это разложение диатомовыми и, может быть, бактериями алюмосиликатов каолинового строения, ведущее, с одной стороны, к образованию указанных выше отложений свободного кремнезема, а с другой — к выделению гидратов окиси алюминия. Этот процесс идет, по-видимому, не только в грязи, но, судя по опытам Ж. Мёррея и Ф, Нрвина, и во взмученной глинистой мути морской воды, которая сама является результатом биохимических процессов выветривания косной материи суши.

§ 145. Вероятно, не меньше значение этих областей и связанных с ними биохимических реакций в истории железа и марганца. Несомненен результат этих реакций: образование в земной коре самых больших скоплений этих элементов, нам в земной коре известных. Таковы молодые третичные железные руды Керчи, мезозойские — Эльзас-Лотарингии. Это доказано новыми работами русских ученых (Б. В. Перфильева, В. С, Буткевича, Б. Л. Исаченко, 1926— 1927). Эти бурые железняки и богатые железом хлориты, по-видимому, несомненно, выделились в теснейшей связи с остатками организмов, но механизм процесса нам не ясен. Вероятно, мы имеем здесь дело с бактериальным процессом, по крайней мере отчасти.

На всем протяжении геологической истории, начиная с архейской эры, наблюдается повторение тех же процессов. Так образовались, например, величайшие древнейшие скопления железа в железных рудах Миннесоты.

Тот же характер имеют многочисленные руды марганца и его величайшие скопления в Закавказье, в Кутаисской губернии. Есть переходы между железными и марганцовыми рудами, и идут и сейчас на значительных протяжениях морского дна аналогичные их выделения, биохимическое, бактериальное происхождение которых чрезвычайно вероятно, если не может считаться доказанным.

§ 146. Тот же самый характер носят выделения соединений фосфора, выпадающие и ныне на морском дне при условиях, для нас не вполне ясных.

Связь их с явлениями жизни, с биохимическими процессами, несомненна, но механизм процесса точно не известен.

Несомненно, фосфор таких фосфоритовых залежей, главным образом конкреционных образований, известных на всем протяжении геологической истории, по крайней мере с кембрия,— органического происхождения. Несомненно, везде он здесь связан с морскими донными сгущениями жизни. В них же в несравненно меньших размерах фосфоритные конкреции образуются и сейчас кое-где (у Южной Африки, например) на морском дне. Несомненно, часть этого фосфора уже была концентрирована в виде фосфатов организмами при их жизни в богатых им частях тела.