Границы живого в биосфере

§ 111. Из предыдущего ясно, что биосфера по своему строению, составу, физическим условиям среды целиком входит в область жизни.

Жизнь приспособилась к ее условиям, и в ней нет мест, где бы она так или иначе не могла в ней проявиться.

Это, безусловно верно, если мы будем принимать обыч­ные, нормальные условия биосферы, а не те временные, мимолетные их нарушения, которые являются губитель­ными для жизни, но не могут считаться для нее характер­ными. В условиях биосферы недоступны для жизни кра­теры вулканов во время извержений и не застывшие еще с поверхности лавы. Это в ее существовании ничтожные и временные частности.

Такими же временными явлениями должны считаться сопровождающие вулканические процессы выходы ядови­тых для жизни газов (например, хлористого или фторис­того водорода) или горячие вулканические минеральные источники, лишенные жизни.

Длительные явления, например термы с температурой до 90°, уже оказываются захваченными отвечающими им своеобразными, приспособившимися к этим условиям организмами.

Неясно, не могут ли быть безжизненны земные рассо­лы, т. е. растворы, содержащие больше 5 % солей. Самое большое скопление такой безжизненной соленой воды указывается в Мертвом море в Палестине. Но источники-рассолы, еще более богатые солями, чем оно, богаты жиз­нью. Ее отсутствие в Мертвом море объясняют богатством его бромом, но это гипотеза — догадка, не опирающаяся на опыты. Может быть, наше представление о Мертвом море обусловлено неполнотой наших знаний — неизучен­ностью его микрофауны, частью бактериальной.

Несомненно, что некоторые из кислых серных или со­ляных природных вод, ионизация которых меньше 10^-11 % Н⁺, должны быть безжизненны (§ 109). Они образуют в общем ничтожные водоемы.

§ 112. В общем, можно считать, что земная оболочка, в которой наблюдается живое вещество, всецело отвечает полю существования жизни. Это оболочка непрерывная, подобно атмосфере, и этим она отличается от таких пре­рывчатых оболочек, какой является гидросфера.

Но земное поле устойчивости жизни далеко не цели­ком занято живым веществом. Мы наблюдаем медленное движение жизни в новые области, завоевание ею этого поля в течение геологического времени.

В земном поле устойчивости жизни надо отличить, во-первых, область временного проникновения — без бы­строй гибели — живых организмов, во-вторых, область длительного их существования, неизбежно связанного с проявлением размножения.

Крайние пределы жизни в биосфере должны опреде­ляться существованием в ней условий, непреодолимых для всех организмов.

Для этого достаточно, чтобы даже одно какое-нибудь условие (независимое переменное равновесия) достигло ве­личины, непреодолимой для живого вещества, будь то тем­пература, химический состав или ионизация среды, длина волн излучений.

Нельзя не отметить, что такие определения не могут иметь безусловного характера. То, что мы называем при­способляемостью организма, его умением защищаться от вредных условий среды, огромно, и пределы его нам не­известны, особенно если мы примем во внимание время.

Устанавливая эти пределы на основании нами сейчас наблюдаемых возможностей выживания, мы неизбежно всегда логически вступаем в область экстраполяций, все­гда область скользкую и неверную.

В частности, человек, одаренный разумом и умело на­правляемой волей, может достигать непосредственно или посредственно областей, недоступных для остального жи­вого.

При единстве всего живого, которое, как мы видим, бросается в глаза на каждом шагу при охвате жизни как планетного явления, такое свойство Homo sapiens не мо­жет быть рассматриваемо как случайное явление.

Его существование еще больше заставляет относиться осторожно к незыблемости в биосфере границ жизни.

§ 113. Такое определение пределов жизни, основан­ное на возможности нахождения и существования орга­низмов в их современных формах и амплитудах приспо­собляемости, ясно указывает характер биосферы как обо­лочки, ибо исключающие жизнь условия проявляются на всей поверхности планеты одновременно.

Достаточно поэтому определить только верхний и ниж­ний пределы поля жизни.

Верхний предел обусловливается лучистой энергией, при­сутствие которой исключает жизнь.

Нижний предел связан с достижением высокой темпе­ратуры, ставящей предел жизни с неменьшей необходи­мостью.

В пределах, этим путем установленных, жизнь охва­тывает — не целиком, правда, — одну термодинамическую оболочку, три химических и три фазовых (§ 88).

Значение этих последних— тропосферы, гидросферы и верхней части литосферы — наиболее ярко сказывается в ее явлениях, и их мы положим в основу нашего изложения.

§ 114.Жизнь, по-видимому, ни в каких своих совре­менных нам известных формах не может зайти за пределы стратосферы, по крайней мере, верхних ее частей.

Как видно из табл. 1 (§ 88), здесь начинается другая парагенетическая оболочка, где едва ли существуют какие бы то ни было химические молекулы или еще более слож­ные их комплексы.

Это область высочайшего разрежения материи, даже если принимать новые исчисления проф. В. Г. Фесенкова (1923 - 1924), дающие для нее большие количества мате­рии, чем это принимали раньше. Проф. В. Г. Фесенков полагает, что на высоте 150 - 200 км стратосфера заключа­ет тонну вещества в 1 км^{3 [24]}. Новые условия нахождения атомов этой разреженной материи не являются только след­ствием ее разрежения — уменьшения столкновения газо­вых частиц, удлинения их свободных траекторий. Они свя­заны с могучим действием ультрафиолетовых и, может быть, других лучей Солнца (а может быть, и космических пространств), беспрепятственно достигающих этих край­них пределов нашей планеты (§ 8).

Мы знаем, что ультрафиолетовые лучи являются чрез­вычайно активными химическими деятелями. В частности, лучи очень коротких волн, меньше 200 (160—180 ), уничтожают всякую жизнь, самые устойчивые споры в су­хой или безвоздушной среде. По-видимому, несомненно, что данные лучи освещают эти далекие области планеты.

§ 115.Ниже они не проходят, так как совершенно по­глощаются озоном, образующимся постоянно в стратосфе­ре в относительно значительных количествах из свобод­ного кислорода и, может быть, воды под влиянием тех же ультрафиолетовых излучений Солнца, которые он задерживает и которые губительны для жизни.

Озон стратосферы образовал бы, по С. Фабри и Г. Бюссону, слой 5 мм мощностью, если бы он был собран весь вместе в чистом виде. Но и в рассеянных атомах эти количества озона достаточны, чтобы не пропустить всех вредных для жизни излучений.

Сколько бы ни разрушался озон, он постоянно вос­станавливается, так как лучи колебаний короче 200 встречают все время в стратосфере, в нижних ее слоях, избыточное количество атомов кислорода.

Жизнь защищена в своем существовании экраном озо­на в 5 мм мощностью, являющимся естественной верхней границей биосферы.

Характерно, что необходимый для создания озона сво­бодный кислород образуется в биосфере только биохими­ческим путем; он должен исчезнуть из нее при прекраще­нии жизни. Жизнь, создавая в земной коре свободный кисло­род, тем самым создает озон и предохраняет биосферу от губительных коротких излучений небесных светил.

Ясно, что новейшее проявление жизни — культурный человек — может предохранить себя иначе и проникнуть безнаказанно за озонный экран.

§ 116. Озонный экран определяет только верхнюю гра­ницу возможной жизни.

В действительности она прекращается в атмосфере го­раздо ниже. Зеленые автотрофные растения не подымают­ся над зеленым древесным и травяным покровом суши. Нет зеленых клеток, развивающихся в воздушной среде. Случайно и невысоко, в брызгах океана, подымаются зе­леные клетки планктона.

Выше древесной растительности организмы могут попадать или механически или благодаря выработанным приспособлениям летания. Чрезвычайно редко этим пу­тем могут далеко и надолго проникать в атмосферу зеле­ные организмы.

Мельчайшие споры, например хвойных или тайноб­рачных, лишены хлорофилла или бедны им, а это, веро­ятно, величайшие массы зеленых организмов, разносимые ветром и поднимающиеся иногда, ненадолго на довольно значительную высоту.

Главная масса живого вещества, проникающего в ат­мосферу, состоит из живой материи второго порядка. К ней принадлежат все летающие организмы. Зеленый слой на­шей планеты, где начинается превращение солнечных радиаций в земную химическую энергию, расположен на поверхности суши и в верхнем слое океана; он не подыма­ется далеко в атмосферу.

В геологическое время, однако, он расширил в ней область своего нахождения. Ибо в стремлении уловить наибольшее количество солнечной энергии зеленый рас­тительный организм проник далеко в нижние слои тро­посферы; он поднялся на десятки, более — сотни метров от ее поверхности в форме высоких деревьев и их скопле­ниях в лесных массивах. Эти формы жизни выработаны организмами, по-видимому, в палеозое.

§117. Жизнь проникает в атмосферу и долго в ней держится главным образом в виде мельчайших бактерий и спор, в летающих формах животных.

Относительные ее концентрации, главным образом в виде латентных форм (спор микроскопических организмов), могут наблюдаться только в «пылевой атмосфере», т. е. в тех частях воздушного покрова, куда проникает пыль с зем­ной поверхности. Пылевая атмосфера связана главным об­разом с сушей. Эта пылевая атмосфера, по А. Клоссовскому (1910), достигает 5 км, а по О. Менгелю (Mengel, 1922), значительные скопления пыли не подымаются выше 2,8 км. Главная часть пыли, однако, косная материя.

На горных вершинах воздух очень беден организма­ми, все же они там существуют. По определению Л. Пастера, в среднем здесь находится не больше 4 - 5 микробов, патогенных, открываемых питательными жидкостями, в 1 м³. М. Флемминг в воздухе на высоте в 4 км обнаружил в среднем не более одного патогенного микроба на 3 л. По-видимому, в верхних слоях микрофлора воздуха обедняет­ся бактериями и обогащается плесневыми и дрожжевыми грибками (В. Л. Омелянский).

Не может быть сомнения, что эта микрофлора прони­кает за средние пределы пылевой атмосферы (5 км), но число точных наблюдений здесь, к сожалению, ничтожно. Она может достигать пределов тропосферы (9-13 км), так как сюда достигают наблюдаемые нами на поверхности Земли движения газов — ветры и токи воздуха.

Едва ли эти высокие поднятия над поверхностью Зем­ли имеют какое-нибудь значение в ее истории, так как огромное большинство этих организмов находится в ла­тентном состоянии и они едва заметны в массе, хотя и разреженной, косного газа, среди которого они рассеяны.

§ 118.Неясно, заходят ли за пределы тропосферы жи­вотные. Правда, они подымаются иногда на большие рас­стояния, выше высочайших горных вершин (всегда лежа­щих еще в пределах тропосферы), т. е. доходят до ее верх­ней границы.

Так, по наблюдениям А. Гумбольдта, кондор в своем полете подымается до 7 км от земной поверхности; он на­блюдал мух на вершине Чимборасо (5882 м).

Эти наблюдения А. Гумбольдта и некоторых старых натуралистов отрицались современными орнитологами, изучавшими на проходных станциях перелеты птиц, но новейшие наблюдения Уолластона (1923), натуралиста английской экспедиции на Эверест, не оставляют сомне­ния, что некоторые горные хищники подымаются или па­рят около вершин высочайших гор, выше 7 км (7540 м).

По-видимому, это немногие, отдельные виды птиц. Вдали от горных вершин и даже в горных областях птицы едва ли долетают до 5 км. Наблюдения летчиков указыва­ют поднятия до 3 км (для орла).

Бабочки наблюдались на высоте 6, 4км, пауки— до 6, 7 км, тли — до 8, 2 км, из растений Arenaria muscosa и Delphinium glaciale — на высоте 6, 2 - 6, 3 км (М. Hingston, 1925).

§ 119.Дальше всего проникает в стратосферу человек, и он несет с собою вполне бессознательно и неизбежно следующие за ним, в нем и на нем самом или в его изде­лиях формы жизни.

Область проникновения человека все расширяется с развитием воздухоплавания, и пределы ее выходят уже из области жизни, определяемой озоновым покровом.

Выше всего подымаются шары-зонды, всегда заклю­чающие в своем материале представителей жизни. 17 де­кабря 1913 г. такой шар-зонд, пущенный в Павии, достиг высоты 37,7 км.

Сам человек в своих аппаратах подымается выше вы­сочайших гор. Уже в воздушных шарах Г. Тиссандье (1875) и Ж. Глэшер (1868) почти достигли этого предела, первый достиг до 8,6 км, второй — 8,83 км.

С развитием аэропланов высота поднятия достигла пре­делов стратосферы. Француз М. Каллизо и американец М. Мак-Реди (1925) достигли 12 - 12,1 км, и очевидно, эта высота быстро будет превзойдена. Постоянные поселения человека, его деревни встречаются на высоте 5,1 - 5,2 км (Перу, Тибет), его железные дороги— на высоте 4,77 км (Перу), его возделанные поля — на высоте 4,65 км.

§ 120.Подводя итоги, можно утверждать, что жизнь, проявляющаяся в биосфере, достигает своего земного пре­дела — озонового экрана — только для редких отдельных своих неделимых. В главной своей массе не только стра­тосфера, но и верхние слои тропосферы безжизненны.

Нет ни одного организма, который всегда бы жил в воздушной среде. И лишь тонкий слой атмосферы, исчисля­емый десятками метров, обычно много меньше ста мет­ров, может считаться переполненным жизнью.

Едва ли можно сомневаться, что и это завоевание воз­душной среды есть новое явление в геологической исто­рии планеты: оно стало возможным только с развитием сухопутных организмов, сперва растений (в докембрии?), затем насекомых, летающих позвоночных (в палеозое?), с мезозоя — птиц. С самых древних периодов есть указания на механические переносы микрофлоры и спор. Но лишь с появлением культурного человечества живое вещество сделало крупный шаг к завоеванию всей атмосферы.

Атмосфера не является самостоятельной областью жизни. Ее тонкие нижние слои составляют, с биологичес­кой точки зрения, части прилегающих к ним слоев гидро­сферы и литосферы, причем только в этой последней они входят в сгущения — пленки — жизни (§ 150).

Огромное влияние живого вещества на историю ат­мосферы связано не с непосредственным его нахождени­ем в газовой среде, но с газовым его обменом — с созда­нием им новых газов, выделяемых в атмосферу, и с их поглощением из атмосферы (ср. § 42 и 65).

Живое вещество влияет на химию атмосферы, меняя тонкий прилегающий к земле слой газа или газы, раство­ренные в природных водах.

Конечный грандиозный результат — охват всей газо­вой оболочки планеты энергией жизни, повсеместное проникновение газообразных продуктов жизни (прежде всего свободного кислорода) — является по существу след­ствием свойств газообразного вещества, а не свойств жи­вого вещества.

§ 121. Теоретически не менее резкой и ясной, чем вер­хняя, определяемая озоновым экраном, должна быть и нижняя граница жизни на Земле.

Она должна соответствовать той высокой температу­ре, при которой организм ни в каком случае не может существовать и развиваться, в зависимости от свойств со­единений, из которых он составлен.

Температура в 100° уже, несомненно, представляет та­кую преграду. Это температура, которая достигается на глубине 3 - 3,5 км от земной поверхности, может быть ме­стами даже меньшей, около 2,5 км. В среднем можно счи­тать, что глубже 3 км от земной поверхности живые суще­ства в их современном виде существовать не могут.

Ниже уровня моря слой в 100° опускается, так как сред­няя глубина океана достигает 3,8 км, причем температура дна близка к 0°. Очевидно, в этих точках земной коры предельная для жизни температура не будет встречена в среднем раньше 6,5 - 7 км, если земной градиент будет оди­наков. В действительности повышение температуры идет здесь быстрее, и едва ли возможный для жизни слой пре­высит 6 км, считая с уровня океана.

Несомненно, предел в 100° есть чисто условная грани­ца. На земной поверхности нам известны организмы, раз­множающиеся при температурах выше 70 - 80°, но и здесь организмы, приспособившиеся к длительной жизни при 100°, не встречены.

Таким образом, нижняя граница биосферы в самом крайнем пределе в среднем едва ли превысит 2,5 - 2,7 км на суше и 5 - 5,5 км в области океанов.

По-видимому, эта граница должна определяться тем­пературой, а не химическим составом, так как отсутствие свободного кислорода не может служить препятствием для жизни. Свободный кислород на суше кончается много рань­ше, едва ли в среднем идет на несколько сот метров от земной поверхности: здесь глубже 500 м в среднем не мо­гут жить иные организмы, кроме анаэробных бактерий.

§ 122. Но высокая температура глубоких слоев состав­ляет лишь теоретический предел биосферы, так как дру­гие факторы в своей совокупности влияют гораздо более могущественно на распространение жизни.

К тому же, как указывалось (§ 101), области планеты, лишенные света, захватываются геологически более моло­дыми организмами, и этот захват далеко не достиг своего предела.

Мы наблюдаем здесь такое же явление, какое указано было и для верхней границы: жизнь медленно приближа­ется к своим глубинным пределам в течение геологичес­кого времени, но их еще далеко не достигает. Она дости­гает геоизотермы в 100° еще менее, чем озонового экрана.

Очевидно, зеленые организмы, требующие света для сво­его развития, не могут идти за пределы освещенной Солн­цем поверхности планеты. Ниже всего могут идти только гетеротрофные организмы и автотрофные бактерии.

Жизнь разно идет вглубь на суше и в океанах. Живот­ная жизнь в океанах глубже всего проникает в своем рас­сеянии; это проникновение зависит от рельефа дна. По-видимому, все же в заметных своих представителях она не идет глубже 7 км. Еще на глубине 6035 м был найден Hyphalaster parfaiti — морской еж.

Вероятно, плавающие глубоководные формы могут за­ходить в самые большие океанические глубины[25], но на­ходки со дна глубже 6, 5 км пока неизвестны.

Бактерии в рассеянном состоянии проникают всю вод­ную толщу (найдены глубже 5 ¹/₂ км), концентрируясь в морской грязи. Их присутствие в морской грязи наиболь­ших глубин не доказано, но чрезвычайно вероятно.

§ 123. Несравненно менее глубоко проникает жизнь суши, прежде всего потому, что нигде здесь не проникает так глубоко в земную кору свободный кислород.

В океане свободный кислород в водном газовом ра­створе, в котором его процентное содержание по отноше­нию к азоту всегда выше, чем то же отношение этих газов в атмосфере, находится в неразрывной связи с наружной атмосферой. Кислород достигает самых больших глубин океана — до 10 км, и всякое уменьшение его содержания непрерывно, правда с опозданием, пополняется новым его приходом из атмосферы путем растворения и диффузии.

На суше свободный кислород быстро исчезает с глу­биной, поглощается организмами или сильно окисляю­щимися соединениями, главным образом органическими. Исследование вод, приходящих с глубин, близких к 1 — 2 км, обычно уже не дает в их газах свободного кислорода. Между вадозной водой, содержащей свободный кислород воздуха, и водой фреатической, его лишенной, существует резкий перерыв, до сих пор в точности не выясненный[26].

Свободный кислород проникает обычно всю почву и часть подпочвы. Верхняя граница свободного кислорода в болотистых почвах и болотах ближе к поверхности.

По М. Гассельману, болотистые почвы наших широт уже на глубине 30 см не должны содержать свободного кис­лорода. В подпочвах свободный кислород идет на глубину нескольких метров, иногда до 10 м и даже больше, если он не встречает на своем пути препятствий в виде твердых пород, которые поглощают свободный кислород. Следы его могут проникнуть в верхние части этих пород, которые все­гда соприкасаются с водой из окружающей их среды.

Свободные пустоты и трещины, доступные проник­новению воздуха, в исключительных случаях достигают по вертикальному направлению глубины в несколько сот мет­ров. Глубже всего сейчас идут шахты и буровые скважи­ны — создания человеческой культуры, превышающие 2 км по вертикальному направлению, но их значение в масш­табе биосферы ничтожно.

К тому же сведенные к уровню океана такие образова­ния в подавляющем большинстве случаев лежат выше это­го уровня. Самые большие низины суши по отношению к этому уровню — дно Байкала (богатое жизнью), настояще­го пресного моря, превышает километр (более 1050 м).

Очевидно, даже если принять во внимание анаэроб­ную жизнь, нигде на суше живое не достигает тех глубин планеты, которые ему доступны в гидросфере. А между тем даже те глубины лежат далеко от тепловых пределов теоретического поля жизни.

По-видимому, жизнь в глубоких слоях континентов никогда не достигает средней глубины гидросферы (3, 8 км). Правда, новые исследования происхождения нефтей и се­роводорода очень понижают нижнюю границу анаэроб­ной жизни. Генезис этих фреатических минералов, по-видимому, является биогенным и происходит при темпера­туре, которая заметно выше, чем на земной поверхности. Но даже если бы встреченные здесь организмы (бактерии) были термофильными организмами, они все же жили бы при температуре, близкой к 70°; это еще очень далеко от геоизотермы в 100°.

§ 124. Мы видим, таким образом, что количество жи­вого преобладает в гидросфере не только благодаря тому, что она по размерам своей поверхности является господ­ствующей частью области жизни, но и потому, что жизнь в ней констатирована на всем ее протяжении, в мощном слое до 10 км в пределе, в среднем в слое в 3, 8 км. Между тем на суше, площадь которой составляет всего 21 % поверхности планеты, область жизни в предельных проявлениях не достигает и 1, 5 км ниже земной поверхности, а в среднем об­разует слой в немного сотен метров. И в этом тонком слое суши, в котором встречаются живые организмы, жизнь лишь в единичных случаях спускается ниже уровня моря.

В планетном масштабе жизнь на суше оканчивается на уровне океана, в гидросфере она охватывает слой на 3, 8 км ниже.

Жизнь в гидросфере

§ 125. Явления жизни в гидросфере, несмотря на их кажущуюся хаотичность, в действительности представляют неизменные черты, которые выдерживаются в течение всей геологической истории, начиная с археозоя. Мы должны их рассматривать как постоянные, всегда существующие и, в сущности, неизменные черты механизма всей земной коры, не только биосферы. Они во все геологические периоды удерживаются на определенных местах гидросферы, несмот­ря на вечную изменчивость и жизни, и океана.

Можно характеризовать этот механизм гидросферы оди­наковым образом в течение всего геологического времени.

В основу его изучения должна быть положена густо­та жизни — выделение участков, ею обогащенных. В стро­ении океана мы всегда можем выделить такие участки, которые я буду называть пленками и сгущениями жизни.

Их можно рассматривать как вторичные подразделе­ния той земной оболочки, которую представляет гидро­сфера, так как они являются сплошными концентричес­кими ее участками или могут быть таковыми в некоторые периоды ее геологической истории. Пленки и сгущения жизни, очевидно, образуют в океане области наибольшей трансформации солнечной энергии. По отношению к ним и в них должны изучаться все явления жизни океана, если мы хотим их охватить в их проявлении в истории плане­ты. Только при этом условии можно выяснить геохими­ческий эффект жизни в гидросфере.

Помимо пустоты жизни, важно установить свойства пленок и сгущений жизни:

1. По отношению к характеру их зеленого живого веще­ства и его в них распределению. Этим путем выделяются области гидросферы, в которых идет создание главной ча­сти свободного кислорода планеты.

2. По отношению к распределению в них во времени и пространстве создания нового живого вещества гидросферы, т. е. хода в пленках и сгущениях явлений размножения. Очевидно, это явление может дать количественное пред­ставление о закономерном изменении хода в них геохи­мической энергии, ее интенсивности.

3. По отношению к геохимическим процессам в пленках и сгущениях в связи с историей отдельных химических элементов в земной коре. Этим путем вырисовывается отраже­ние живого вещества океана в геохимии планеты. Мы уви­дим, что химические функции разных пленок и сгущений неизменны, определенны и различны.

§ 126. Как уже указано (§ 55), вся поверхность океана сплошь охвачена зеленой жизнью (планктоном). В этой области идет выработка свободного кислорода, которым благодаря диффузии и конвекции охвачена вся масса воды океана до самых больших глубин, до самого дна.

Взятые в целом, зеленые автотрофные организмы оке­ана сосредоточены в главной своей массе в верхней его части, не глубже 100 м. Глубже 400 м находятся в общем только гетеротрофные животные и бактерии.

С одной стороны, вся поверхность океана является об­ластью pacmumeльногo, хлорофиллового планктона, с другой — местами выступают на первое место большие растительные организмы: морские водоросли и травы. Они наблюдаются в виде двух резко различных, хотя часто не разделяемых, ти­пов нахождения. Мощное развитие выявляют водоросли и травы в прибрежных и мелких, вообще в морских, областях океана (прибрежные сгущения). Но местами водоросли образуют плавучие массы в открытом океане, одним из наи­больших примеров которых является так называемое Сар­гассово море в Атлантическом океане, площадь которого превышает 100 тыс. км² (саргассовые сгущения).

Главная масса зеленой жизни выражена в форме мик­роскопических одноклеточных организмов, сосредоточен­ных в наибольшей своей части на поверхности океана, в планктоне.

Это должно являться следствием их большой быстро­ты размножения. Наблюдаемое размножение планктона от­вечает величине V, равной 250 - 275 см/с (эта величина может достигать тысяч сантиметров в секунду), между тем как для прибрежных водорослей эта величина достигает всего 1,5 - 2,5 см/с (может достигать нескольких десятков сантиметров). Если бы захват поверхности океана, — зах­ват, отвечающий ее лучистой энергии, зависел бы только от скорости v, то планктон должен был бы занимать по­верхность моря, раз в сто большую, чем большие водорос­ли. К порядку этой величины действительно приближается наблюдаемое распределение этих разных аппаратов образо­вания свободного кислорода. Прибрежные водоросли могут встречаться только в более мелких участках океана[27] — в областях морей. Площадь «морей»[28], по Ю. Шокальскому (1917), не превышает 8% поверхности океана, но лишь очень небольшая их часть занята покровом больших водорослей и трав. Очевидно, что 8 % представляют мак­симальный недосягаемый предел для прибрежных водо­рослей. Плавающие саргассовые выделения водорослей иг­рают еще меньшую роль. Самое большое их скопление, Саргассово море, отвечает 0, 02 % поверхности океана.

§ 127. Зеленая жизнь, редко видная в океане, далеко не охватывает всего проявления жизни в гидросфере. Для гидросферы чрезвычайно характерно мощное развитие ге­теротрофной жизни, совершенно необычное для нас на суше. Едва ли будет ошибочным общее впечатление, ко­торое получается при созерцании жизни океана: по массе захваченной жизнью материи животные, а не растения занимают господствующее положение и кладут печать на все проявления сосредоточенной в нем живой природы.

Но вся эта животная жизнь может существовать толь­ко при наличии растительной жизни. Она в своем распре­делении теснейшим образом связана с распределением зе­леной растительной жизни и с последствиями нахожде­ния этой последней.

Тесная связь по условиям питания и дыхания разных представителей жизни как раз и вызывает образование в океане скоплений организмов, характеризующих его пле­нок и сгущений жизни.

§ 128. Живое вещество составляет в общей массе океана небольшую процентную ее часть. Можно сказать, что обыч­но морская вода безжизненна. Даже бактерии — как автотрофные (§ 94), так и гетеротрофные, в ней всюду рассе­янные, — составляют ничтожные дроби ее веса.

Большие количества живых организмов наблюдают­ся только в пленках и сгущениях; здесь, и то местами, они могут составлять несколько процентов веса морской воды. Обычно в «живых» пленках и сгущениях весовой процент их содержания больше одного, может быть равен нескольким единицам.

Такие скопления жизни являются областями мощной химической активности.

Жизнь находится в вечном движении, однако в ре­зультате бесчисленных ее изменений образуются в гидро­сфере неподвижные или почти неподвижные места скоп­лений, статические равновесия. Они так же постоянны и так же характерны для океана, как характерны для него морские течения.

Останавливаясь только на самых общих крупных чер­тах распределения жизни в океане, можно в нем выделить всего четыре статических скопления жизни: две пленки — планктон и донную — и два сгущения — прибрежное (мор­ское) и саргассовое.

§ 129.Основной, наиболее характерной формой концен­трации жизни является верхняя тонкая живая пленка планк­тона, богатого зеленой жизнью. В общем она может быть рассматриваема как покрывающая всю поверхность океана.

В планктоне преобладает временами зеленый расти­тельный мир, но роль гетеротрофных животных организ­мов, обусловленных в своем бытии зеленым планктоном, является по своему конечному проявлению в химии пла­неты, может быть, не меньшей. Фитопланктон всегда одноклеточный, но в зоопланктоне огромную роль играют Metazoa. Metazoa господствует иногда в такой степени, в какой мы нигде этого не видим на суше.

Так, в планктоне океана временами в преобладающем количестве над другими живыми веществами наблюдают­ся яйца и молоки рыб, ракообразные, черви, морские звез­ды и т. п. В общем для микроскопического зеленого фито­планктона в среднем, по М. Йорту (Hjort), количество не­делимых в кубическом сантиметре колеблется от З до 15; это число для всего микропланктона (в предельных чис­лах) подымается до сотен микроскопических неделимых (А. Аллен, 1919). Число клеток фитопланктона обычно меньше числа неделимых животных (гетеротрофных) орга­низмов. В эти числа не входят ни бактерии, ни наннопланктон. В конце концов, таким образом, надо признать, что в планктонной пленке количество микроскопических неделимых — независимых центров передачи геохимичес­кой энергии (§ 48) — должно исчисляться сотнями, может быть тысячами, в 1 см³. По весу это рассеянное живое ве­щество составляет не меньше 10^-4—10^-3 % всей массы оке­анической воды (вероятно, еще значительно больше).

Мощность этого слоя, большею частью находящегося на глубине 20—50 м, не превышает немногих десятков мет­ров. Временами планктон поднимается к водной поверхности или опускается вниз. От этой тонкой пленки планктона количество неделимых и вверх, и особенно вниз быстро уменьшается. Глубже 400 м обычно неделимые планктона являются чрезвычайно рассеянными.

Таким образом, в обшей массе воды океана, средняя мощность которой равна 3,8 км, а наибольшая глубина доходит до 10 км, живые организмы образуют тончайшую пленку, в среднем составляющую п •10^-2 часть всей мощ­ности гидросферы. В химизме океана эта его часть может рассматриваться как активная, а остальная масса воды — как биохимически слабо деятельная.

Ясно, что планктонная пленка является важной час­тью механизма биосферы, несмотря на свою тонину, по­добно тому как важной частью является озоновый экран с ничтожным процентом озона.

Ее площадь равняется сотням миллионов квадратных километров, а вес должен выражаться числами порядка 10¹⁵-10¹⁶т.

§ 130. Другое сгущение — донная живая пленка — на­блюдается в морской грязи и донном слое воды, ее прони­кающем и к ней прилежащем.

Этот тонкий слой по размерам и объему подобен план­ктонной пленке, по весу же должен быть значительно боль­ше ее.

Донная пленка резко распадается на две части. Из них одна — верхняя — пелоген[29] — находится в области свобод­ного кислорода, на ней развивается богатая животная жизнь, в которой большую роль играют Metazoa; здесь мы наблю­даем сложнейшие соотношения между организмами био­ценоза, количественная сторона которых только что еще начинает изучаться.

Местами эта фауна достигает огромного развития. Как уже указывалось, этим путем получаются скопления на гектаре живого вещества для Metazoa бентоса одного по­рядка со скоплениями сухопутных растительных Metaphyta при наилучших их урожаях (§ 58).

Эти богатые жизнью грязи и связанный с ними бен­тос, несомненно, представляют яркие сгущения живого

вещества до глубин, равных 5 км и, может быть, глубже. Только для самых больших глубин есть указания на исчез­новение в них животных бентоса глубже 7 км и на значи­тельное уменьшение числа особей с 4 - 6 км.

Ниже бентоса дна лежит слой грязи дна, составляю­щий нижнюю часть донной пленки. В нем в огромном количестве преобладают протисты, господствующую роль играют бактерии с их огромной геохимической энергией. Только тонкая, в несколько сантиметров мощностью, вер­хняя часть ее содержит свободный кислород; ниже лежит мощный слой грязи, переполненный анаэробными бакте­риями, прорываемый бесчисленными и разнообразными роющими животными.

Здесь все химические реакции идут в резко восстано­вительной среде. В химии биосферы значение этого тон­кого слоя огромно (§ 141). Мощность донной пленки, счи­тая и слои грязи, едва ли превышает 100 м; может быть, однако, она более мошна, например, в тех глубинных ча­стях океана, где развиваются такие организмы, как морс­кие лилии, значение которых в химических процессах Зем­ли, по-видимому, очень велико. К сожалению, можно сей­час только условно определить толщу данной концентрации жизни в 10 - 60 м в среднем.

§ 131. Планктон и донная пленка охватывают всю гид­росферу. Если поверхность планктона, может быть, в об­щем близка к поверхности океана, т. е. равна 3,6 • 10⁸ км², то поверхность донной пленки должна значительно пре­вышать ее, так как она следует всей сложности и всем неправильностям рельефа океанического дна.

К этим двум объемлющим гидросферу пленкам при­соединяются местами два других сгущения, тесно связан­ных в своем существовании с богатой свободным кисло­родом поверхностью планеты, переполненные зеленою жизнью, неотделимые от планктона сгущения жизни — при­брежные и саргассовые.

Прибрежные сгущения иногда охватывают всю толщу воды, вплоть до донной пленки, так как они приноровле­ны к более мелким участкам гидросферы.

Площадь их в общем ни в коем случае не превышает значительно десятой части площади океана. Мощность их достигает сотен метров, в среднем, вероятно, местами до­ходит до 500 м, может быть, доходит до километра. Кое-где они соединяются в одну толщу с планктонной и дон­ной пленками.

Прибрежные усиления жизни всегда связаны с более мелкими частями океана, с морями и прибрежными его областями. Они связаны с проникновением световых и тепловых излучений Солнца, с разрушением континентов и приносом с них реками богатых органическими остатка­ми водных растворов и взмученной пыли суши. Общее количество этой жизни неизбежно должно быть меньше той, которая связана с планктонной или донной пленка­ми, так как глубины ниже 1 км немного превышают (если превышают) десятую часть океанической площади.

Частью это леса водорослей и морских трав, частью — скопления моллюсков, постройки кораллов, известковых водорослей, мшанок.

§ 132. Особое место, по-видимому, занимают саргас­совые сгущения жизни, мало обращающие на себя внима­ния и разно объясняемые.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: