Жизнь составляет неразрывную часть организованности ⁽¹⁾ биосферы. Это ярко выявляется при изучении геохимической истории химических элементов, для большинства которых процессы, идущие при участии жизни, – биогеохимические процессы – имеют основное значение. Эти биогеохимические проявления жизни рисуют на первый взгляд резко иную картину жизненных процессов, чем та, которая дается биологией. Кажется даже, что эти два представления о жизни – биологическое и геохимическое – несовместимы.

Лишь более глубокий анализ позволяет разобраться в наблюдаемом различии. Он указывает, что частью мы имеем дело здесь с различным выражением тождественных явлений, частью же действительно встречаемся с различными проявлениями жизни, разно охваченными геохимией и биологией.

Сопоставление двух точек зрения – биологической и геохимической – в конце концов, углубляет и изменяет научный охват явлений жизни.

Различие двух представлений о жизни сказывается – наиболее, мне кажется, резко – в том, что проникающее все наше современное биологическое мировоззрение учение об эволюции почти совершенно не затронуто в геохимии, оставляется в стороне при изучении биогеохимических явлений. Они нам на первый взгляд представляются так, как будто бы эволюция видов животных и растений отражается в них слабо или совсем не отражается.

Мой доклад сегодня имеет целью анализ этих представлений и является попыткой выяснить значение явлений эволюции видов в механизме биосферы.

Обращаясь к этому механизму, можно убедиться, что в нем основные представления биологии приобретают коренные изменения.

Так, в биологии обычно вид рассматривается геометрически: на первое место выступает форма, морфологические признаки. В биогеохимических явлениях на первое место выступает число. Вид рассматривается арифметически. Подобно физическим и химическим явлениям – химическим соединениям и физико-химическим системам – отдельные виды животных и растений должны в геохимии характеризоваться и различаться числовыми константами. Числовые константы заменяют морфологические признаки, указываемые биологами при диагнозе вида.

В биогеохимических процессах необходимо принимать во внимание следующие числовые константы: средний вес организма, его средний элементарный химический состав и отвечающую ему среднюю геохимическую энергию, т.е. свойственную ему способность производить перемещение – миграцию – химических элементов в среде его жизни ⁽²⁾.

Вместо формы, свойственной виду, выступают в биогеохимических процессах его материя и его энергия. Так, выраженный вид может рассматриваться как некоторое вещество, такое же, как другие вещества земной коры – воды, твердые минералы и горные породы, которые одновременно с организмами строят геохимические процессы. Выраженный таким путем вид биолога может рассматриваться как однородное живое вещество, характеризованное массой, элементарным химическим составом, [особым пространством-временем] и геохимической энергией.

Обычные выражения этих видовых признаков в граммах веса и процентах химического состава, в скоростях передачи геохимической энергии дают очень отвлеченное, закрывающее реальность представление. Его можно заменить другим, более ясно отвечающим природному процессу, создающему организм.

В геохимии мы имеем дело с атомами. В биосфере мы отличаем физико-химические организмы как особые автономные объемы – поля, в которых собираются определенные атомы в определенных количествах. Это количество и есть характерное свойство каждого организма, каждого вида. Оно указывает, сколько атомов организм данного вида может свойственной ему силой удержать вне общего поля биосферы, извлечь из окружающей среды. Зная объем организма и количество находящихся в этом объеме атомов, и выражая все явления числами, мы получаем, по-видимому, наиболее отвлеченное и в то же время реальное выражение вида, поскольку оно отражается в геологических процессах планеты. Мы получаем его, измеряя размеры организма, его вес, его химический состав. Так полученные число атомов и объем организма суть, несомненно, видовые признаки. Захват жизнью в некотором поле – в некотором объеме – и удержание в нем известного количества атомов есть реальное явление в природе, столь же характерное для организма, как его форма или физиологические функции. По существу, такое представление, вероятно, даже наиболее глубоко выражает основные черты его существования.

Получаемые числа очень велики, например, для отдельной ряски, Lemna minor, они близки к 3,7·10²⁰, отвечая сотням квинтиллионов атомов. Эти большие числа реальны и сравнимы для разных видов.

Такое выражение вида в числе атомов объема организма только дополняет обычную биологическую характеристику вида формой и строением того же самого объема.

Живое однородное вещество геохимика и вид биолога тождественны, но выражены различно.

Изучение явлений жизни в [организованности] биосферы вносит еще более существенные различия в обычные биологические представления.

Биосфера в основных частях неизменна в течение всего геологического времени, неизменна, по крайней мере, с археозоя, полтора миллиарда лет. Такое же состояние выражается во множестве отвечающих ей явлений, в том числе и в биогеохимических.

Так, геохимические циклы химических элементов представляются постоянными в геологическом времени. В общем, в кембрии они должны были иметь тот же самый характер, как в четвертичное время или какой имеют теперь. Условия климата, вулканические процессы, биохимические, химические и физические явления выветривания оставались в течение всего геологического времени теми же, какие мы наблюдаем в наше время. За все время земного существования, вплоть до появления цивилизованного человечества, не был создан ни один новый минерал. Виды минералов на нашей планете остаются неизменными во времени или изменяются с его ходом одинаковым образом: во все геологические периоды образовывались те же самые химические соединения, как и теперь. Нет ни одного случая, который бы давал указания на связь того или иного минерального вида с определенной геологической эпохой. Это резко отличает виды минералов от однородного живого вещества, от вида живых организмов. Виды живых организмов резко меняются в течение геологического времени: все время создаются новые; виды минералов всегда одни и те же.

В геохимическом аспекте, входя как часть в мало изменяющуюся, колеблющуюся около неизменного среднего состояния биосферу, жизнь, взятая как целое, представляется устойчивой и неизменной в геологическом времени.

Входя, как неразрывная часть в постоянно повторяющиеся одни и те же геохимические циклы, жизнь не может оказываться резко меняющейся в своих учитываемых в геохимии проявлениях. Масса живого вещества, т.е. количество атомов, захваченных во все бесчисленные автономные поля организмов, и средний химический состав живого вещества, т.е. химический состав атомов полей жизни, должны оставаться в общем неизменными в течение всего геологического времени.

К тому же, в эти долгие века и те формы энергии, с которыми связана жизнь, по-видимому, радиация Солнца и атомная энергия радиоактивных веществ, в общем, были те же по величине, какие мы наблюдаем и сейчас. Наблюдаются во всех указанных явлениях лишь колебания в ту или другую сторону вокруг средней величины, кажущейся нам постоянной.

Эта картина неизменности, свойственная в течение геологического времени всем космическим процессам, стоит в резком противоречии с, несомненно, шедшим в это время резким изменением форм жизни, изучаемым в биологии. В частности, несомненно, что все видовые признаки, учитываемые в геохимических явлениях, несколько раз коренным образом изменялись в течение геологического времени, ибо за это время неоднократно исчезали многочисленные растительные и животные виды и создавались новые, несомненно, с иным весом, с иным химическим составом и с иной геохимической энергией, чем их предшественники. Едва ли можно сомневаться, что химический состав морфологически различных тел всегда различен. Виды вымершие отвечали неизбежно иным, ныне не существующим формам однородного живого вещества. Их числовые константы были иные.

Если, однако, при всем этом общий эффект жизни, даже в частностях, например, в явлениях выветривания, оставался одним и тем же, это указывает, что в сложной [организованности] биосферы происходили в пределах живого вещества только перегруппировки химических элементов, а не коренные изменения их состава и количества – перегруппировки, не отражавшиеся на постоянстве и неизменности геологических – в данном случае геохимических – процессов, в которых эти живые вещества принимали участие. Это новый факт огромной научной значимости, вносимый в биологию геохимическим изучением жизни. В то самое время как морфологически или геометрически жизнь, взятая в целом, постоянно изменяется, что выражается в грандиозной эволюции живых форм, неуклонно идущей от археозоя, в то же время числовое, количественное, выражение жизни, взятой в целом, оставалось в своих главных величинах и, по-видимому, в главных функциях неизменным.

Правда, и в биологии внимательное изучение явлений эволюции указывает на чрезвычайную неравномерность ее хода. Нельзя говорить о постоянном изменении всех видов – всех форм жизни. Наоборот, мы имеем виды, остающиеся неизменными сотни миллионов лет, например, виды радиолярий докембрийских эпох не отличны от видов современных; виды Lingula сохраняются с кембрия до наших дней; они тоже неизменны в течение сотен миллионов лет в бесчисленных сменяющихся поколениях. Такие примеры, может быть, не за столь долгие периоды времени и для видов, несколько более изменившихся, могут быть найдены в большом числе. Можно, идя этим путем, и в живых формах видеть и изучать не их изменчивость, но их поразительное постоянство, их устойчивость. И эта устойчивость видовых форм в течение миллионов лет, миллионов поколений, может быть, даже составляет самую характерную черту живых форм, заслуживающую глубокого внимания биологов. Вероятно, мы видим в этих чисто биологических явлениях проявление той же неизменности жизни в основном своем бытии на всем протяжении геологической истории, какую в другой форме вскрывает нам ее положение в структуре биосферы. Мне кажется, эти явления устойчивости видов заслуживают более серьезного внимания биолога, чем это сейчас имеет место.

Современная мысль биолога обратилась в другую сторону: эволюция форм в течение геологического времени кажется наиболее характерной чертой истории жизни, и в нее облечены для нас все представления о живой природе.

Явление, эмпирически и, безусловно, установленное больше ста лет назад одним из самых глубоких и точных натуралистов, Г. Кювье, доказавшим существование иного, неведомого нам сейчас мира живых форм в прошлые геологические эпохи, вызвало со времени А. Уоллеса и Ч. Дарвина, за последние 70 лет, резкое изменение всего научного мировоззрения натуралистов. Эволюция видов заняла центральное место в этом мировоззрении, привлекла к себе внимание до такой степени, что затемнила другие, не менее, если не более, важные биологические явления. Эволюция видов заняла в научной мысли такое место, что всякое новое явление или всякое новое представление в биологии для того, чтобы войти в научную мысль, должно быть приведено в связь с ней или определено в своем отношении к эволюции видов.

Уже по одному этому необходимо выяснить проявление эволюции видов в биогеохимических процессах, ибо дальнейшее развитие геохимической работы останавливается сейчас перед отсутствием данных, которые могут дать только биологи. Биогеохимические явления должны войти в круг интересов биологов.

Но, помимо этого, искание связи эволюции видов с биогеохимическими явлениями представляет и само по себе огромный научный интерес. Несомненно, между ними должна быть связь.

Связь эволюции видов с организованностью биосферы, с ходом биогеохимических процессов несомненна хотя бы уже потому, что основные числа, характеризующие эти процессы, являются видовыми признаками, меняющимися в процессе эволюции. Очевидно, именно изучение этой связи позволит раскрыть взаимоотношение между постоянством жизни как целого в геохимии и ее эволюцией как целого в биологии. Это один из важнейших научных вопросов дня.

Можно подойти к этой проблеме точным путем изучения общего эффекта жизни в истории химических элементов Земли – биогенной миграции химических элементов биосферы и тех правильностей, которые с этой миграцией связаны.

Миграцией химических элементов мы будем называть всякое перемещение химических элементов, чем бы оно ни было вызвано. Миграция в биосфере может быть произведена химическими процессами, например во время вулканических извержений, вызвана движением жидких, твердых, газообразных масс при испарении и осадках, видна в движениях рек, морских течений, ветров, наблюдается при шарьяжах и при тектонических перемещениях земных слоев и т.п.

Биогенная миграция производится силами жизни и, взятая в целом, является одним из самых грандиозных и самых характерных процессов биосферы, основной чертой ее [организованности]. Огромные количества атомов, исчисляемые не квинтиллионами, а еще большими числами, находятся в непрерывной биогенной миграции. Здесь не место останавливаться на том эффекте, который достигается в биосфере биогенной миграцией такого масштаба; я останавливался на нем не раз в последнее время в моих книгах о биосфере и в геохимических очерках ⁽³⁾. Но некоторые основные черты биогенной миграции, познание которых важно для дальнейшего изложения, необходимо отметить.

Во-первых, существует несколько разных, существенно различных форм биогенной миграции. С другой стороны, биогенная миграция теснейшим образом, генетически, непосредственно связана с веществом живого организма, с его существованием. Точно и верно определил живой организм Г. Кювье как непрерывный во время жизни ток – вихрь – атомов, идущий из внешней среды и во внешнюю среду. Организм жив, пока ток атомов продолжается. Он охватывает все вещество организма. Дыханием, питанием, внутренним метаболизмом, размножением создается непрерывно каждым организмом отдельно или всеми ими вместе биогенный ток атомов, строящий и поддерживающий живое вещество. В общем, это основная и главная форма биогенной миграции, количественное значение которой точно определяется массой живого вещества, существующего в данный момент на нашей планете. Но это не вся биогенная миграция.

Очевидно, эффект всей биогенной миграции не определяется прямо массой живого вещества. Он зависит не меньше, чем от количества атомов, и от интенсивности их движения, неразрывно связанного с жизнью. Чем больше раз будут оборачиваться атомы в единицу времени, тем биогенная миграция будет значительнее; она может быть резко различна при одном и том же количестве атомов, захваченным живым веществом. Это – вторая форма биогенной миграции, связанная с интенсивностью биогенного тока атомов.

Есть и третья. Эта третья в нашу геологическую эпоху, эпоху психозойскую, начинает приобретать небывалое в истории нашей планеты значение. Это – миграция атомов, производимая организмами, но генетически и непосредственно не связанная с вхождением или прохождением атомов через их тело. Эта биогенная миграция производится техникой их жизни. Ее, например, производит работа роющих животных, следы которой известны с древнейших геологических эпох; таковы же отражения социальной жизни животных – постройки термитов, муравьев или бобров. Но исключительного развития достигла эта форма биогенной миграции химических элементов во время возникновения цивилизованного человечества, за последний десяток тысяч лет. Мы видим, как этим путем создаются новые, небывалые на нашей планете тела, например свободного металла, как меняется лик Земли, исчезает девственная природа ⁽⁴⁾.

По-видимому, наконец, к биогенной же миграции должны быть, в-четвертых, причислены те, косвенным образом связанные с живым веществом изменения в положении атомов, которые являются следствием брошенных организмами в биосферу новых соединений. Вероятно, по своему эффекту, это наиболее мощная форма биогенной миграции. Она, однако, сейчас не может быть нами количественно учитываема и стоит в стороне от темы сегодняшнего доклада. Это, например, та миграция, которая вызвана созданием свободного кислорода зелеными организмами или изменением химических комбинаций, созданных гением человека. Правда, эта форма биогенной миграции далеко не всегда может быть отделена от первого и второго типа. Так, та мощная биогенная миграция, которая производится при разрушении тела отмерших организмов, теснейшим образом связана с биохимическими, вызванными жизнью специальных организмов процессами гниения и брожения. Но вся она к биохимическим процессам, конечно, сведена быть не может.

1. В издании 1928 г. было «механизм». В более позднем издании в «Биогеохимических очерках» автор изменил здесь и в аналогичных случаях термин «механизм» на «организованность».

2. Также и характер, занятого организмом объема (правизна – левизна).

3. Вернадский В. И. Очерки геохимии. Издание 4. Л., 1934; Вернадский В. И. Биосфера. Л., 1926.

4. Биосфера переходит в ноосферу.