Сергей Романовский - Великие геологические открытия
Идею геологической вечности жизни Вернадский взял у Бюффона. Но если французский ученый скорее догадался об этом, то Вернадский этот тезис сумел доказать всеми средствами, коими располагала наука его времени.
Что, однако, означает «геологическая вечность» жизни? Этот фундаментальный вопрос естествознания, разумеется, нельзя разрешить с помощью логических силлогизмов. Требуются сверхточные наблюдения над проявлениями жизни на уровне микромира в удаленные геологические эпохи. Помогают и косвенные методы биогеохимии, дешифрирующие органическую природу осадочных пород протерозойского и даже архейского времени.
Вернадский подошел к этой проблеме как естествоиспытатель: он связал проблему начала жизни с «проблемой создания самой жизненной среды». И это – глубочайшая мысль ученого. Ведь непосредственные следы жизни могут и не сохраниться, но среда жизни – наличие атмо- и гидросферы и даже их состав запечатлеваются в геологических образованиях.
А вот его утверждение, что «биосфера в основных частях неизменна в течение всего геологического времени, неизменна по крайней мере с археозоя, полтора миллиарда лет назад», вызывает недоумение. Что значит это застывшее слово «неизменна»? И как так могло случиться, что после 1,5 млрд лет «неизменности» вдруг каких-то 1,5-2 млн лет назад появился главный возмутитель спокойствия биосферы – Homo sapiens, «возмущающий,- как писал Вернадский,- вековой, геологически вековой, уклад биосферы», а всего 4-5 тыс. лет назад он стал еще и решающим фактором, который все сильнее и энергичнее стремится сместить предопределенную природой равнодействующую биосферы. Какая уж тут неизменность?
Важно понять и то, что жизнь является фундаментальным свойством биосферы, а носитель жизни – живое вещество – основным «естественным телом» биосферы. Поэтому чрезвычайно важны обобщения Вернадского, касающиеся распределения жизни в биосфере. Он установил три фундаментальные характеристики этого распределения: а) всюдность, б) рассеянность, в) концентрация в самых невероятно тонких пленках биосферы.
И еще. Чисто логически можно допустить, что исходя из свойства приспособляемости жизни и совершенно невероятного ее разнообразия, которое наука только еще начинает по-настоящему постигать, и выводится принцип ее всюдности. В афористичной формулировке это утверждение Вернадского звучит так: везде что-нибудь да живет. А уже из этого афоризма выводится расширительное, и более точное, понимание биосферы: если жизнь – неотъемлемое, эмерджентное, как сказали бы кибернетики, свойство биосферы и существует она и в гидросфере, и в атмосфере, и в литосфере, то биосфера – это, конечно, не очередная сфера, окутывающая, как съемное покрывало, земной шар, а то, что объединяет эти сферы. (См. рис. 16). Поэтому Вернадский заведомо сужает суть этого понятия, когда пишет о том, что «биосфера составляет верхнюю оболочку, илигеосферу, одной из больших концентрических областей нашей планеты – земной коры».
Но если биосфера не совпадает ни с одной из концентрических оболочек Земли, то проблема ее границ (существует и такая) должна решаться в зависимости от того, как современная нам наука толкует введенное Вернадским представление о «поле существования жизни». А уже в пределах этого поля действуют три принципа распределения жизни в биосфере. Границы жизненной среды При-рода, разумеется, «знает», но тщательно скрывает их от пытливого ума ученых. Поэтому с развитием науки расширяются и границы биосферы. Сегодня они существенно раздвинулись в сравнении с теми, которые были знакомы Вернадскому.
Так, в 1926 г. Вернадский полагал, что верхний предел поля жизни обусловлен ультрафиолетовым излучением, т. е. лучистой энергией, «присутствие которой исключает жизнь», а нижний зависит от высокой температуры недр. Что касается гидросферы, то здесь, по Вернадскому, следует выделять «пленки и сгущения жизни». Чуть далее мы увидим, как эти границы расширяются. Иначе, конечно, и быть не может. Ведь если считать, что биосфера – это сфера ныне существующей жизни, то места ее проявления в 1926 г. были известны весьма приблизительно.
Разве мог Вернадский знать, что жизнь существует в любой точке Мирового океана, на любой глубине. (Рис. 17). Разве он мог знать,. что, к примеру, в районе срединно-океанических хребтов на глубине около 2000 м, в абсолютной темноте, при температуре 40 °С и давлении 200 атмосфер (20 млн паскалей) прекрасно себя чувствуют представители особой фауны гидротермалей,. так называемые вестиментиферы, похожие на обрезки пожарных шлангов длиной 1-2 м.
Какое же «поле жизни» благоприятно для этих гидротермалей? Весьма необычное. В местах их обитания идет излияние базальтовой магмы с температурой 1100-1200° С. Температура же придонного слоя океанской воды около О° С. Такие термические контрасты приводят к активным физико-химическим реакциям, сопровождающим остывание базальтовой магмы. Значительные пространства океанического дна оказываются зараженными сероводородом, а вблизи источников базальтовых излияний наблюдаются повышенные концентрации металлов.
Такую биологическую экзотику донной жизни в океане обнаружили в 1974 г. во время экспедиции НИС «Алвин» к востоку от Галапагосских островов. В настоящее время биологи выделили уже более 100 видов фауны гидротермалей.
Известны бактерии, активно размножающиеся даже при температуре выше 200 °С, а есть такие, которых не пугает и абсолютный нуль, т. е. температура, близкая к – 273° С. (Правда, это не совсем жизнь. Они существуют в состоянии анабиоза.) Если добавить, что уже выявлены бактерии в работающем ядерном реакторе, то, вероятно, можно более не обсуждать конкретные пределы биосферы. Это, повторяю, пределы «поля жизни», которое этой самой жизнью непрерывно засевается, в том числе и той, которой совсем еще недавно Природа не располагала.
Существенно теряют свой смысл и понятия, которые ученые вводили с целью конкретизации границ биосферы, в частности такие, как апобиосфера (надбиосфера), метабиосфера, мегабиосфера и др. Потому только, что биосфера – это не столько часть пространства, сколько его состояние. А оно, сохраняя в течение всей геологической истории Земли свое главное свойство – быть полем жизни, еще и видоизменялось. И абсолютно был прав Вернадский, когда доказывал, что «изменяется не лик Земли, как думал Зюсс, а лик биосферы». Изучать поэтому надо всю биосферу, не подразделяя ее на более мелкие «сферы».
Все возрастает значимость обратных связей в этой целостной динамической системе – влияния организма на среду его обитания. Мы еще успеем поговорить об этом более подробно. Это крайне важно, ибо через механизмы такого влияния вскрывается возможность физического существования на этой планете «венца творения» биосферы – рода человеческого. Пока лишь ограничимся очевидным: изучение биосферы – это, по словам академика Б.С. Соколова, «проблема многоаспектная, глобальная, космическая. Ее нельзя связать не только с какой-либо наукой, но и с каким-либо отдельным циклом наук – биологическим, геологическим, географическим, к тому же эта проблема социальная и философская». И политическая. Об этом забывать также нельзя.
Современное естествознание кроме общепознавательных проблем биосферы, пожалуй, более всего интересуют многообразные связи различных экосистем (или биогеоценозов) – этих своеобразных «квантов биосферы», как их назвал Андрей Витальевич Лапо. Почему квантов? Потому, что через пространство конкретного биогеоценоза не проходит ни одна из мыслимых границ биосферы. Это та ее неделимая часть, где процветает определенное сообщество видов – биоценоз. Это своеобразная экологическая ниша биосферы, специально приготовленная природой для данного биоценоза. Не считается поэтому за ошибку, когда такие термины, как экосистема и биогеоценоз, употребляются как синонимы.
В свою очередь мы не погрешим против истины, если определим биосферу как систему биогеоценозов. При таком подходе более рельефно выражается важнейшее свойство биосферы – ее целостность, а также становится понятно, что сохранение биосферы возможно в том и только в том случае, если ее целостность не нарушается. Ученые это знают давно, стали признавать этот факт и политики (только не всякую политическую систему устраивает подобная прозорливость).
Вопрос сейчас стоит так: защищать надо не отдельные биогеоценозы, не отдельные исчезающие виды животных и растений, а всю биосферу, ибо изъятие (читай, уничтожение) любого из биогеоценозов влечет к разрушению целостности системы биосферы со всеми вытекающими отсюда катастрофическими последствиями.
Одних заклинаний и призывов, однако, мало. Необходимо изучать законы функционирования подсистем биосферы, чтобы знать пределы ее устойчивости. Также необходимо воспитывать коллективный разум человечества, поднимать экологию социальной культуры политических сообществ, чтобы научные знания пошли на пользу, а не во вред человечеству.
