Андрей Лапо - Следы былых биосфер, или Рассказ о том, как устроена биосфера и что осталось от биосфер геологического прошлого
Наверно, первым ученым, который сумел правильно понять системную организацию живого на Земле, был великий шведский натуралист Карл Линней (1707—1778). Свои представления на этот счет Линней изложил в 1749 г. в диссертации «Экономия природы». Больше 200 лет назад она была переведена на русский язык. Процитируем этот старинный перевод: «Если бы человек в первородной своей наготе, но в совершенных летах и со здравым рассудком вдруг вступил в сей мир и, напрягши все свои чувства, стал оный рассматривать как новое и временное свое жилище, то с ужасом бы увидел, что великолепная риза Земли, сотканная из многоразличных растений, безжалостно раздирается от червей, насекомых, рыб, земноводных, птиц и сосцекормящих тварей; увидел бы, что сии животные пожирают не только прекраснейшие цветы, но и взаимною свирепствуя жестокостию друг друга беспощадно терзают…» Нарисовав такую живописную и, казалось бы, хаотичную картину, Линней, намного опередив свое время, сумел с удивительной точностью расставить все по своим местам: «Рассмотрев уставы естества, во-первых, постигаем, что растения суть первые, самые многочисленные и главнейшие на земле жители, но что насекомые и другие животные начальствуют над ними, над коими также предпоставлены и другие хищные твари, но не многие, и что они опять также подлежат своим начальникам, коих еще и тех менее находится».
8. Принцип Реди («все живое из живого»), о котором мы уже говорили, является отличительной особенностью живого вещества. Живое вещество существует на Земле в форме непрерывного чередования поколений. Благодаря этому современное живое вещество, характеризуясь непрерывным обновлением, оказывается генетически связанным с живым веществом всех прошлых геологических эпох.
Пусть вымерли все наши предки —
Бессмертные живые клетки
Наследье бережно хранят —
так, весьма патетично выразил это в поэтической форме французский поэт XIX в. А. Сюлли-Прюдом. Что же касается неживого абиогенного вещества, то оно поступает порциями в биосферу из космоса или из нижележащих оболочек земного шара. Отдельные такие порции могут образоваться в результате одинаковых процессов и, таким образом, быть аналогичными по составу, но генетической связи между собой они в общем случае не имеют.
9. Характерным для живого вещества является наличие эволюционного процесса. Воспроизводство живого вещества происходит не по типу «штамповки» — абсолютного копирования предыдущих поколений, а путем порой медленных, порой более быстрых (в геологическом смысле!) морфологических и биохимических изменений. При этом направленный эволюционный процесс характерен главным образом для высших организмов, в то время как более примитивно организованные существа — прокариоты — по своей структуре консервативны. Кстати, именно наличие у высших организмов эволюционного процесса и создает принципиальную возможность определения геологического возраста по ископаемым остаткам организмов.
Однако и среди высших организмов есть такие, над которыми, кажется, не властно время. Они являются нашими современниками, но их ближайшие предки обитали в далекие геологические эпохи. В научно-популярной литературе их называют «живыми ископаемыми», а в научной — «персистентами». Это название было предложено немецким ученым Ц. Вильзером и образовано от латинского слова «persisto» — упорствовать. Самым известным сейчас персистентом является, безусловно, кистеперая рыба латимерия, или целакант, — предок всех наземных позвоночных. Ее считали вымершей по крайней мере 65 млн. лет назад — считали до тех пор, пока накануне рождества 1938 г. в сети южноафриканских рыбаков впервые не попался экземпляр нашего живого предка, упорно не желающего вымирать. К чести палеонтологов, он полностью соответствовал их реконструкциям, выполненным по ископаемым остаткам скелетов.
Латимерия — крупная живородящая рыба длиной до 1,8 м и весом до 80 кг, а иногда и более. Своим необычным видом она производит жутковатое впечатление. Один из экземпляров латимерии, выловленный вблизи Коморских островов некоторое время назад, выставлен в вестибюле Института океанологии АН СССР в Москве. Водится латимерия только в Индийском океане вблизи Коморских островов, причем встречается настолько редко, что каждый ее выловленный экземпляр, оцениваемый в 8—9 тыс. долларов, поступает в распоряжение ученых.
Хорошо известно и другое «живое ископаемое» — дракон с острова Комодо. Голландского летчика, впервые увидевшего его в 1911 г. во время вынужденной посадки на остров, после возвращения на родину едва не упекли в сумасшедший дом — настолько неправдоподобным казалось данное им описание животного. Есть персистенты и среди растений. Здесь самый яркий пример — гинкго, что в переводе с японского означает «серебряный абрикос». Сейчас гинкго можно увидеть главным образом в ботанических садах, а ближайшие его сородичи образовывали густые леса в юрское время — период, отделенный от нас 150 млн. лет!
10. Академик Борис Борисович Полынов (1877—1952) обратил внимание еще на одну особенность живого вещества: «Количество массы живого вещества, соответствующее данному моменту, не может дать представления о том грандиозном количестве ее, которое проводило свою работу в течение всего времени существования организмов». По существу, масса биогенного вещества метабиосферы — это интеграл массы живого вещества Земли по геологическому времени, составляющей, по оценке геохимика Сергея Германовича Неручева, 2,4·1020 т. Это в 12 раз превышает массу земной коры. А масса абиогенного вещества земного происхождения является постоянной величиной в течение всей геологической истории. 1 г архейского гранита и сейчас остается 1 г этого же вещества, а та же масса живого вещества, оставаясь 1 г, в течение миллиардов лет существовала путем смены поколений и все это время производила геологическую работу. Соответственно и масса вещества, переработанная живыми организмами, намного превышает их собственную массу.
Своеобразная горная порода это живое вещество… Горная порода древняя — и вечно молодая, сама себя создающая и уничтожающая, чтобы вновь возникнуть в новых поколениях бесчисленных форм, ее составляющих. Птица Феникс древних легенд…
Как всякий объект научного исследования, живое вещество нуждается в классификации. Владимир Иванович писал: «Мы различаем живое вещество однородное — родовое, видовое и т. п. и живое вещество неоднородное, как лес, степь, биоценоз вообще, состоящее из однородных живых веществ, их закономерные смеси»[33] (курсив Вернадского. — А. Л.). И если неоднородное живое вещество в понимании Владимира Ивановича соответствует горной породе, то однородное живое вещество может рассматриваться как минерал.
Для характеристики однородного живого вещества на уровне видов Вернадский предлагал использовать три количественных показателя: а) химический состав; б) средний вес организмов; в) среднюю скорость заселения организма на всей поверхности земного шара.
Задачу исследования химического состава живого вещества Владимир Иванович поставил еще в 1918 г.[34] Для ее решения он привлек биохимика, профессора Владимира Сергеевича Садикова (1874—1942) и начинавшего тогда научную работу Александра Павловича Виноградова (их совместные работы по исследованию живого вещества были опубликованы в 1924 г.). Методику химического анализа живого вещества разработал В. С. Садиков.
Широким фронтом исследования химического состава живого вещества развернулись в организованной Вернадским в 1928 г. в Ленинграде Биогеохимической лаборатории АН СССР. В первых сборниках ее трудов печатались такие, например, работы, как «Анализ планктона из Екатерининского пруда в Детском селе» А. П. Виноградова, «Минеральный состав скелетов некоторых современных иглокожих» К. Ф. Терентьевой, «Исследование химического состава красного клевера» Т. И. Горшковой. Дальнейшее развитие работы этого направления получили в обобщающих трудах Виноградова (1895—1975), впоследствии академика, сменившего Вернадского после его смерти на посту директора БИОГЕЛа. Еще в конце 30‑х — начале 40‑х годов А. П. Виноградов опубликовал обширную сводку «Химический элементарный состав организмов моря» (она была переведена и издана в США в 1953 г.). Исследования живого вещества «с мерой и весом» продолжаются и в настоящее время, причем теперь изучается уже не однородное, а разнородное живое вещество — главным образом биомасса и продуктивность различных экосистем, а на этой основе — и биосферы в целом.
К классификации живого вещества Вернадский подходил с геохимических позиций. При этом Владимир Иванович опирался на деление организмов по способу питания, разработанное в 80‑х годах прошлого века немецким биологом Вильгельмом Пфеффером (1845—1920). Вернадский писал: «Мы будем называть автотрофными все организмы, которые берут все нужные им для жизни химические элементы в современной биосфере из окружающей их косной материи и не требуют для построения своего тела готовых органических соединений другого организма»[35]. «Автотрофы» значит «самокормящиеся» (от греч. «авт» — сам и «троф» — кормиться, питаться). Это — кормильцы биосферы. Они не только кормятся сами, но и кормят других.
