Геохимические циклы сгущений жизни и живых пленок гидросферы

§ 138. Геохимически ход размножения выражается в ритмичности земных химических процессов. Каждая жи­вая пленка и каждое сгущение жизни есть область созда­ния определенных химических продуктов.

Несомненно, чрезвычайно характерно для всего жи­вого то, что химические элементы, раз попавшие в его циклы, почти из них не выходят, в них остаются вечно. Все же небольшая часть их всегда при этом выделяется в виде новых вадозных минералов, и именно она представ­ляется нам в виде созданий химии моря. Темп размноже­ния отражается на их выделении.

Живая планктонная пленка есть главная область выде­ления самородного кислорода, создаваемого жизнью зеле­ных организмов; в ней сосредоточиваются соединения азо­та, значение которых огромно в земной химии этого эле­мента; она является центром создания органических соединений океанической воды. Несколько раз в течение года здесь собирается кальций в виде карбонатов и крем­ний в виде опалов, и в конце концов они, падая на дно, накопляются в донной пленке. Мы видим результаты этой работы, геологически накопленной в мощных отложениях осадочных пород, в части материала меловых пород (во­доросли наннопланктона, корненожки) и кремнистых от­ложений (диатомовые и радиолярии).

§ 139. Близки к живой планктонной пленке по своим химическим продуктам саргасовые и частью прибрежные сгущения. Они также характерны для создания свободного кислорода, кислородных соединений азота, кислородных и азотных соединений углерода, соединений кальция.

По-видимому, в этих местах нередко наблюдается кон­центрация магния, входящего в меньшей, чем кальций, но все же в яркой и заметной степени в состав твердых частей организмов и непосредственно переходящего этим путем в состав вадозных минералов.

Гораздо менее, чем планктонная пленка, важны эти скопления жизни в истории кремния, хотя и здесь его кру­говорот через живое вещество очень интенсивен.

§ 140. В истории всех химических элементов в облас­тях скоплений жизни имеет значение двоякого рода про­цесс: во-первых, прохождение данных химических элемен­тов через живое вещество и, во-вторых, выделение их — уход из живого вещества — в форме вадозных соединений.

В общем выделение этих тел в течение короткого, на­пример годового, цикла жизни не заметно, так как коли­чество выходящих из жизненного круговорота в этот про­межуток времени элементов ничтожно. Оно становится заметным лишь в долгие промежутки времени, даже не исторические, но геологические. Этим путем создаются в земной коре массы косного твердого вещества, во множе­ство раз превышающие вес живого вещества, в данную минуту существующего на планете.

В этом отношении наблюдается большое различие между живой планктонной пленкой и прибрежными сгу­щениями жизни[30]. В этих последних выходят из цикла жизни значительно большие количества химических эле­ментов, чем в планктонной пленке, и благодаря этому они оставляют больший след в строении земной коры.

Эти явления наблюдаются особенно интенсивно в ниж­них слоях прибрежных сгущений, около донной живой пленки, и в их частях, прилегающих к суше или внедряю­щихся в нее. В этом последнем случае характерно выделе­ние твердых органических соединений углерода и азота и испарение газообразного сероводорода, связанное с ухо­дом серы из данного участка земной коры. Этим биохи­мическим путем исчезают сульфаты из образующихся по краям морских бассейнов соляных озер и заливов.

§ 141. Для прибрежных сгущений нет той резкой гра­ницы между химическими реакциями дна и поверхности моря, которая так ярка в открытом океане, где обе эти живые, химически активные пленки отделены друг от друга огромной толщей, в несколько километров мощностью, химически инертной воды.

В прибрежных сгущениях границы между пленками гидросферы вообще сближаются, а в мелких морях и вблизи берегов исчезают.

В этом последнем случае сливается действие всех скоп­лений жизни и наблюдаются области особенно интенсив­ной биохимической работы разного типа.

Донная пленка есть всегда область интенсивного про­явления химической работы жизни. На первое место выс­тупают концентрации организмов, обладающих наиболь­шей геохимической энергией, — бактерий. Здесь вместе с тем резко меняются химические условия обычной среды, так как благодаря нахождению больших количеств жадно поглощающих свободный кислород соединений, большею частью продуктов жизни, и медленной замене свободного кислорода, идущего в поверхности океана, в донной пленке господствует (в морской грязи) восстановительная среда. Здесь царство анаэробных бактерий. Только тонкий слой ее, в несколько миллиметров мощностью, пелоген, пред­ставляет область интенсивных биохимических окислитель­ных процессов, дающих начало нитратам и сульфатам. Он отделяет верхнее население донных сгущений жизни, подобное по химическим своим проявлениям прибреж­ным сгущениям, от неизвестной в других местах в био­сфере восстановительной среды донной грязи.

В действительности здесь благодаря непрерывному пе­ремешиванию грязи роющими животными постоянно на­рушается равновесие между окислительной и восстанови­тельной средой: биохимические и химические реакции идут в обе стороны, усиливая создание нестойких, богатых сво­бодной химической энергией тел.

Вместе с тем характерной особенностью донных сгу­щений является постоянное отложение в них гниющих остатков погибших организмов, падающих неустанно на дно с планктонной, саргассовой, прибрежных пленок, с промежуточных слоев морей и океана.

Эти остатки организмов переполнены бактериями, главным образом анаэробными, и еще более увеличивают восстановительный химический характер среды этих кон­центраций жизни.

§ 142. Донные концентрации жизни в связи с характе­ром их живой материи играют совершенно особую роль в биосфере и имеют огромное значение в создании ее кос­ной материи. Ибо главные продукты их биохимических процессов, здесь образующиеся, являются в анаэробных условиях твердыми телами или телами коллоидальными, с ходом времени в значительной мере переходящими в твер­дые. В этих областях существуют все условия для их сохранения, так как здесь организмы по отмирании и их остатки очень быстро выходят из обычных биохимичес­ких условий тления и гниения, из условий того процесса, который в среде, содержащей кислород, в конце концов переводит значительную часть их вещества в газообразные продукты; они не окисляются (не «сгорают»).

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 газы, 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 10¹⁸-10¹⁹ г 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. Ирвина, 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.

Обычно, однако, фосфор организмов, столь необхо­димый для живого, не выходит из жизненного круговоро­та. Условия его выхода из цикла жизни нам не ясны, при­чем все указывает на то, что наряду с фосфором скелетов (твердых соединений кальция) в конкреции переходит и фосфор коллоидальных органических соединений, и фос­фаты растворов организма.

Этот выход совершается при особых условиях гибели богатых фосфорсодержащими скелетами организмов, де­лающих невозможными обычные процессы изменения их тел и создающих благоприятную среду для жизнедеятель­ности особых бактерий.

Несомненен, во всяком случае, факт биогенного проис­хождения этих образований, их постоянной теснейшей свя­зи с живой донной пленкой и постоянного повторения ана­логичных явлений в течение всего геологического времени.

Этим путем собираются самые большие концентра­ции фосфора, нам известные, вроде тех, какие проявляют нам третичные фосфориты Северной Африки или юго-восточных штатов Северной Америки.

§ 147. Несомненно, наши знания о химической рабо­те живого вещества этой пленки все еще неполны. Ясно, что ее роль значительна в истории магния, в истории бария и, должно быть, других химических элементов, как, на­пример, ванадия, стронция или урана. Здесь мы находимся перед большой, еще мало затронутой точным знанием об­ластью явлений.

Еще больше неясностей и загадок представляет другая область донной пленки — лишенная кислорода нижняя ее часть. Это область анаэробной бактериальной жизни и физико-хи­мических явлений, связанных с проникающими ее органи­ческими соединениями. Эти соединения были созданы в дру­гой химической среде особыми, чуждыми в обычной жиз­ненной среде, богатой кислородом, живыми организмами.

Хотя процессы, здесь происходящие, в значительной степени остаются для нас темными и по отношению к це­лому ряду вопросов, с ними связанных, мы вынуждены делать гипотезы, мы не можем оставлять их без внимания и должны их учитывать при оценке роли живого в механизме земной коры.

Ибо два эмпирических обобщения несомненны: 1) зна­чение этих грязевых отложении, богатых остатками орга­низмов, в истории серы, железа, меди, свинца, серебра, нике­ля, ванадия, по-видимому кобальта, может быть других, более редких металлов и 2) повторяемость этого явления в раз­ные геологические эпохи, указывающая на связь его с оп­ределенными физико-географическими условиями замира­ния морских бассейнов и их биологическим характером.

§ 148. Для серы несомненно непосредственное учас­тие в ее выделении особых живых организмов — бакте­рий, выделяющих сероводород, разлагающих сульфаты или сложные, содержащие серу органические соединения. Вы­деляемый при этом сероводород вступает в многочислен­ные химические реакции и дает сернистые металлы. Это биохимическое выделение сероводорода — характерное яв­ление данной области и наблюдается непрерывно всюду в морской грязи, причем в наружных частях ее он быстро биохимически окисляется вновь в сульфаты.

Биохимический характер выделения соединений дру­гих металлов неясен. Многое указывает, что железо, медь, ванадий, а может быть, и другие находящиеся здесь и со­единяющиеся с серой металлы получаются разрушением организмов, ими богатых. С другой стороны, очень веро­ятно, что органические вещества морской грязи обладают способностью задерживать металлы, осаждать их из сла­бых растворов, причем сами металлы могут не иметь ни­какого прямого отношения к живому веществу.

Но и в том и в другом случае этого выделения метал­лов не было бы, если бы не было остатков жизни, т. е. если бы морская грязь не являлась в своей органической составной части продуктом живого вещества.

Мы наблюдаем сейчас такие процессы в большом мас­штабе в Черном море (выпадение сернистого железа), в малом — во множестве мест. Их широкое развитие в дру­гие геологические периоды может быть прослежено во множестве случаев. В пермский и триасовый периоды в области Евразии были выделены этим путем из растворов или из живого вещества огромные количества меди.

§ 149. Из всего вышеизложенного ясно, что во все гео­логические периоды существовало то же самое распреде­ление жизни в гидросфере и сказывалось то же самое неиз­менное ее проявление в химии планеты. Те же самые живые пленки, планктонная и донная, и те же морские сгущения жизни (по крайней мере прибрежное) существовали во все геологические периоды, являлись частью одного и того же непрерывно существовавшего все эти сотни миллионов лет биохимического аппарата.

Все время происходившие перемещения суши и моря вызывали смещения на поверхности планеты одних и тех же химически активных областей, образованных живым веществом, — живых пленок и сгущений гидросферы. Они этим путем переходили, как пятна лика планеты, с одного места на другое.

Нигде мы не видим при изучении древних геологи­ческих отложений указаний на изменение такого строе­ния гидросферы или его химических проявлений.

А между тем морфологически за этот ход времени жи­вой мир изменился до неузнаваемости. Очевидно, это его изменение заметно не отражаюсь ни на количестве живого вещества, ни на его среднем валовом составе: морфологи­ческое изменение шло в известных рамках, не нарушавших проявления жизни в химической картине планеты.

И это несмотря на то, что морфологические изменения, несомненно, были связаны с большими — в масштабе орга­низма — нарушениями химического характера как по отно­шению к индивидууму, так и по отношению к виду. Созда­вались новые химические соединения, исчезали старые (с вымиранием видов), но это не отражалось заметно на геохи­мическом эффекте жизни при ее изучении как планетного явления. В этом масштабе незаметно даже такое, несомнен­но огромное, химическое изменение в истории кальция, фосфора, может быть магния, как создание скелета Metazoa.

Очень вероятно, что в допалеозойское время организ­мы были лишены этого скелета; эта гипотеза, которая многими считается установленным эмпирическим обоб­щением, действительно, многое объясняет в палеонтоло­гической истории органического мира.

Для того чтобы это явление не отразилось на геохими­ческой истории фосфора, кальция, магния, необходимо до­пустить, что до создания скелетных Metazoa выделение схо­жих соединений этих элементов шло в том же масштабе жизнедеятельностью протистов, между прочим бактерий; такое выделение длится и до сих пор, но раньше оно долж­но было играть еще большую и исключительную роль.

Если эти два явления, которые с точки зрения геологи­ческого времени различны, вызывают биогенную миграцию одних и тех же атомов, то морфологические изменения, хотя бы и очень значительные, могут не оказать нового вли­яния на геохимическую историю этих элементов. Все ука­зывает на то, что, действительно, такое положение вещей имело место в геологической истории Земли.

Живое вещество суши

§ 150.Совершенно иную картину, чем гидросфера, представляет суша. По существу, мы имеем здесь одну живую пленку, которую представляют почва и населяющая ее фауна и флора.

Однако среди этой единой, переполненной жизнью пленки необходимо выделить на земной поверхности еще водные сгущения живого вещества — водные вместилища, которые и с биохимической, и даже с чисто биологичес­кой точки зрения резко отличны от суши; геологический же их эффект явно совершенно иной.

Жизнь покрывает сушу почти сплошной пленкой; мы находим ее проявление и на сплошных ледниках и снегах, в пустынях, на высотах гор. Едва ли можно говорить о безжизненности на поверхности суши, можно говорить только о временной безжизненности, о разрежении жиз­ни. В той или иной форме жизнь проявляется всюду. Раз­режения жизни, пространства суши, ею бедные, пустыни, ледники и снежные поля, снежные горы в общей сложно­сти едва ли составляют 10 % ее поверхности. Вся осталь­ная поверхность суши является жизненной пленкой.

§ 151.Мощность этой пленки очень незначительна; она для сплошных лесных пространств не подымается выше нескольких десятков метров над земной поверхностью; в полях и степях она подымается на несколько метров.

Леса в экваториальных областях, где деревья дости­гают наибольшей высоты, образуют пленку жизни, мощ­ность которой 40 - 50 м. Самые высокие деревья, в 100 м и больше, теряются в общем облике растительности и не могут приниматься во внимание отдельно от общего ее уровня.

Жизнь проникает в глубину почвы и подпочвы только на несколько метров.

Аэробная жизнь прекращается на глубине 1-5 м, ана­эробная идет в общем на несколько десятков метров.

Вглубь она нигде не идет глубже 1 - 5 м, глубже слоя почвы и верхней подпочвы.

В общем на поверхности суши чередуются участки живой пленки в десятки метров (области лесов) и в не­многие метры мощностью (травяной покров).

Деятельность культурного человечества внесла в струк­туру этой пленки такие изменения, каких нигде не наблю­дается в гидросфере.

Эти изменения — новое явление в геологической ис­тории планеты, еще не учтенное в своем геохимическом эффекте. Одним из главных его проявлений является чрез­вычайное уменьшение лесных пространств, т. е. более мощ­ных частей пленки.

§ 152. Мы сами входим в состав этой пленки, и нам чрезвычайно ясно ее изменение — в ее составе и в ее про­явлении — в течение годового солнечного цикла.

Здесь преобладают по количеству захваченного жизнью вещества зеленые растения, и среди них травы и деревья, в животном населении — насекомые, клещи, может быть пау­ки. В общем при поразительном многообразии жизни океа­на живое вещество второго рода — звери, гетеротрофные организмы — играет подчиненную роль. Значительные час­ти суши, тропические леса, как гилея Африки, или северная тайга, являются почти пустынями в отношении млекопита­ющих, птиц и других позвоночных. Членистоногие, которые для нас менее заметны, составляют очень рассеянное живот­ное население этих мощных растительных сообществ. То, что медленно выяснилось в планктоне, — сезонные усиления и ослабления размножения — здесь общеизвестно. Жизнь замирает в наших широтах зимою, возбуждается и развива­ется весною. Тот же процесс идет всюду в разных формах, в большей или меньшей яркости от полюсов и до тропиков.

Это не только явление, резко выраженное для повер­хностной зеленой растительности и связанного с нею жи­вотного мира, для которого столь же характерны перио­дически сезонные периоды размножения. То же самое наблюдается и для почв. К сожалению, здесь вопрос мало изучен, а между тем, как мы увидим, значение почв в ис­тории планеты гораздо большее, чем это обычно кажется.

В общем, для всех пленок— и гидросферы, и суши — существуют регулируемые Солнцем усиления и ослабле­ния размножения — хода геохимической энергии живого вещества, «вихрей» химических элементов, им захватыва­емых. Геохимические процессы пульсируют, закономерно замирают и усиливаются.

Числовые законности, здесь явно существующие, нам совершенно не известны.

§ 153. Геохимические явления, связанные с живой плен­кой суши, чрезвычайно характерны и резко отличают ее от морских пленок.

В живой пленке суши никогда процессы выхода хи­мических элементов из жизненного цикла не приводят к таким скоплениям вадозных минералов, какие мы наблю­даем в морских отложениях, где ежегодно отлагаются мил­лионы тонн карбонатов кальция и магния (известняки и доломитизованные известняки), кремнезема (опалы и т. п.), гидратов окиси железа (бурые железняки), водных окис­лов марганца (пиролюзиты и псиломеланы), сложных фос­фатов кальция (фосфориты) и т. п. (§ 143). Все эти образо­вания в огромном большинстве морского происхождения, во всяком случае водного. В живом веществе суши хими­ческие элементы не выходят в еще более подавляющей своей части (§ 144) из жизненного цикла, чем в гидросфе­ре. После умирания организма или отмирания его частей вещество или немедленно, без перерыва, захватывается но­выми организмами, или же уходит в атмосферу в виде га­зообразных продуктов. Эти биогенные газы — О₂, СО₂, Н₂О, N₂, NH₃... — вновь сейчас же захватываются в живое вещество его газовым обменом.

Мы имеем здесь очень совершенное динамическое рав­новесие, которое приводит к тому, что огромная геохими­ческая работа живого вещества суши оставляет после де­сятков миллионов лет своего существования ничтожные следы в твердых телах, строящих земную кору. Химичес­кие элементы живого вещества суши находятся в непре­рывном движении в форме газов и живых организмов.

§ 154. Из этого динамического равновесия постоянно выходит ничтожная по весовому процентному содержа­нию, но выражающаяся, надо думать, ежегодно во многих миллионах тонн масса твердых остатков жизненного цик­ла суши в виде мельчайшей пыли «органического вещества» — соединений, главным образом углерода, кислоро­да, водорода, азота, в меньшей степени фосфора, серы, железа, кремния и т. п., которые проникают всю биосфе­ру и в некоторой, не определимой пока части уходят из жизненного цикла, иногда надолго, на миллионы лет.

Эти органические остатки проникают всю материю биосферы, живую и косную, собираются во всех вадозных минералах, во всех поверхностных водах и реками, и ат­мосферными осадками сносятся в море. Их влияние в ходе химических реакций биосферы огромно и аналогично тому влиянию органических растворенных веществ природных вод, о котором упоминалось выше (§ 93). Органические остатки жизни полны — в термодинамическом поле био­сферы — свободной химической энергией; по своим ма­лым размерам они легко дают водные дисперсные систе­мы — коллоидальные растворы.

§ 155. На суше органические остатки концентрируются в почвах, которые, однако, никак нельзя рассматривать как косную материю. В почвах живое вещество достигает не­скольких десятков весовых процентов; это область наивыс­шей геохимической энергии живого вещества, важнейшая по своим геохимическим последствиям лаборатория иду­щих в ней химических и биохимических процессов.

Почва по своему значению аналогична грязевой части донной пленки (§ 141), но в отличие от нее в почве преоб­ладает окислительная среда. Вместо нескольких миллимет­ров ее толщины в донной грязи мощность ее здесь может превышать метр. Роющие животные и здесь являются могучим фактором ее уравнивания.

Почва является областью энергичного выветривания в среде, богатой кислородом и углекислотой, которые от­части создаются живым веществом, в ней находящимся.

Но в отличие от наземного биохимизма суши хими­ческие создания почвы не входят целиком в новые жиз­ненные вихри элементов, выражающие, по образному выражению Ж. Кювье, сущность живого, не уходят в газо­вые формы вещества. Они выходят на некоторое время из цикла жизни и отражаются в другом огромном явлении пла­неты — в составе природной воды, в соленой воде океана.

Почва жива, пока она влажная. Ее процессы идут в водной среде — в растворах или дисперсных системах.

И этим обусловливается иной характер проявления жи­вого вещества почвы в химии планеты по сравнению с живыми организмами, на ней находящимися. В их прояв­лении решающую роль играет механизм воды на суше.

§ 156. Вода на суше находится в постоянном круговоро­те. Этот круговорот совершается энергией Солнца, его теп­ловыми лучами. Этим путем проявляется космическая энер­гия на нашей планете в не меньшей степени, чем она выяв­ляется в геохимической работе жизни. Деятельность воды в механизме всей земной коры совершенно решающая; осо­бенно ярка она в биосфере. Она не только составляет в сред­нем много более двух третей по весу живой материи (§ 109), ее присутствие является необходимым условием размноже­ния живых организмов, проявления их геохимической энер­гии, условием их выявления в механизме планеты.

В биосфере не только вода неотделима от жизни, но и жизнь неотделима от воды. Трудно учесть, где кончается влияние одного тела — воды — и начинается влияние дру­гого — разнородного живого вещества.

Почва непосредственно захватывается круговоротом воды, она ею обтекается благодаря осадкам. Всюду идет не­прерывный процесс ее выщелачивания, стекания по ней по­верхностных вод. Они непрерывно растворяют и уносят во взмученном состоянии богатые органическими остатками ее части. Состав пресной воды, таким путем связанной с поч­вой, непосредственно определяется химизмом почвы, явля­ется проявлением ее биохимизма. Почва резко определяет таким путем в самой основной его части состав речной воды, куда в конце концов собираются все эти поверхностные воды.

Реки несут свои воды в море, и состав морской воды в его солевой части в конце концов и главным образом обуслов­лен ими, т. е. обусловлен химической работой почвы — ее столь еще мало нам известным биоценозом.

На нем отражается окислительный характер среды почвы; он выражается в конечных растворимых продуктах ее живого вещества. В водах рек преобладают сульфаты и карбонаты, натрий соединен с хлором. В тесной связи с биохимизмом этих элементов в почве характер их нахож­дений в речной воде резко отличается от твердых их выде­лений в лишенных жизни земных оболочках.

§ 157. В связи с циркуляцией воды на суше наблюда­ются и другие закономерные химические проявления на­селяющего ее живого вещества.

Жизнь, населяющая водные пространства, резко от­личается по своим эффектам от жизни наземной.

Здесь мы наблюдаем во многом явления, аналогичные пленкам и сгущениям гидросферы, здесь в меньшем мас­штабе можно отличить и планктонную, и донную пленку, и сгущения, отвечающие прибрежным. Здесь, помимо окис­лительной среды, имеют место и химические реакции в среде восстановительной. Здесь, наконец, увеличивается выход химических элементов из жизненного круговорота и образование твердых продуктов, входящих позже в со­став осадочных пород земной коры. И здесь, по-видимо­му, этот процесс выделения твердых продуктов связан с явлениями восстановительной среды, быстрого исчезно­вения кислорода, а затем и прекращения не только аэроб­ной, но и анаэробной жизни простейших.

При таком общем сходстве геохимический эффект это­го явления суши существенно отличен от наблюдаемого в гидросфере.

§ 158. Это связано с резким отличием от гидросферы водных вместилищ суши. Химическим основным разли­чием является пресный характер главной массы воды, физическим — мелкость водовместилищ. Главная масса воды суши в области биосферы сосредоточена в лужах, озе­рах и болотах, а не в реках. Благодаря мелкости бассейнов они представляют одно пресноводное сгущение жизни.

Только в пресных морях, как, например, Байкальском, мы наблюдаем раздельными живые пленки, подобно гид­росфере. Но эти глубокие озера являются исключением.

В связи с таким характером озер их биогеохимическая роль резко отлична от водных вместилищ океана, и преж­де всего это выражается в том, что продукты выделения в пресных водных бассейнах иные. На первое место выступа­ют соединения углерода. Хотя и кремнезем, и карбонаты кальция, и бурые окислы железа образуются в донных плен­ках и связанных с ними сгущениях водоемов суши, все же они отходят на второй план по сравнению с выделением углеродистых тел. Здесь— и только здесь— идет в замет­ной степени выделение стойких вадозных углеродо-водо-родо-азотистых тел, бедных кислородом: всех углей и биту­мов. Это стойкие формы вадозных минералов, в которые переходят, выходя из биосферы, органические соединения углерода. В конечном их изменении в метаморфических об­ластях углерод выделяется в свободной форме графита.

Причина образования стойких углеродо-азотистых тел только в пресных водовместилищах нам не ясна, но она выдерживается неизменно в течение всего геологического времени. В соленой воде моря мы сколько-нибудь их зна­чительных скоплений не знаем. Является ли это следстви­ем химического характера среды или строения живой при­роды, сказать нельзя, но и в том и в другом случае явление это связано с характером жизни.

Скопления этих органических веществ являются оча­гами огромной потенциальной энергии, «погребенными лучами Солнца», по образному выражению Р. Майера, значение которых так велико в истории человека, но дале­ко не безразлично и в природе. Понятие о масштабе проявлений этого процесса можем получить, учтя количество известного нам каменного угля.

Возможно, что такие каменноугольные бассейны об­разовывались в соседстве с морями.

Мне кажется почти несомненным, что в этил же пресно­водных сгущениях суши надо искать и главные места выделе­ния жидких углеводородов — нефти, зависимость которых от скоплений жизни биосферы может считаться вполне точно установленной для главных типов нефтяных месторождений.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: