ЗЕМНЫЕ ОБОЛОЧКИ ПО ВЕРНАДСКОМУ В.И., 1926
Термодинамические 1. Верхняя. Ничтожное давление, низкая Температура. Выше 600 км. 2. Поверхностная. Давление вблизи 1 атм. Температуры от -50 до +500С. 3. Верхняя метаморфическая. Температура ниже критической для воды. Давление не влияет на свойства твердых тел. 4. Нижняя метаморфическая. Температура выше критической для воды. Давление делает вещество пластичным. 5. Магмосфера. Граница земной коры. Температура ниже критических для всех тел. 6. Борисосфера. Температура критическая для всех тел.
Фазовые 1. Высокая стратосфера. Разреженные газы, ионы, электроны. Выше 100 км от поверхности Земли. 2. Стратосфера. Разреженные газы выше 15 км от поверхности Земли. 3. Тропосфера. Обычный газ - от 0 до 15 км от Земли. 4. Гидросфера. Жидкая вода. 0-4 км ниже поверхности. 5. Литосфера. Кристаллическое твердое вещество. 6. Стекловатая литосфера. Пластическое стекло, пронизанное газами. Высокая температура и давление. 7. Магматическая. Вязкая жидкость с газами в горячей твердой среде 8. Закритический газ. Газ под большим давлением.
Химические 1. Водородная. Выше 200 км от поверхности Земли. 2. Гелиевая. 110-200 км от поверхности Земли. 3. Азотная. Больше 70 км от поверхности. 4. Азотно-кислородная атмосфера. 0-70 км от поверхности. 5. Гидросфера. 0-4 км ниже поверхности. 6. Кора выветривания. Свободный О2, Н2О, СО2. 7. Стратисфера. Измененная древняя кора выветривания. До 5 км ниже поверхности Земли. 8. Гранитная. Пара и ортограниты. 9. Базальтовая. Ниже 5 км от поверхности. 10. Кремне-железная. Ядро Земли
Парагенетические 1. Атомные. Свободные атомы устойчивы. 2. Газовая. Молекулы и атомы газов 3. Области жизни и коллоидов. 4. Молекулы и кристаллы. Химические соединения. 5. Магматическая. Отсутствие твердых соединений, много газов
Лучистые 1. Электронная. Свободные электроны. 2. Ультрафиолетовая. Коротковолновые излучения, проникающие космические лучи. Газообразные продукты радиоактивного распада. 3. Световая. Световые и тепловые излучения. Инертные продукты радиоактивного распада. 4. Тепловая и радиоактивная. Радиоактивные излучения. 5. Тепловая. Радиоактивные процессы отсутствуют.
Энергия, выделяемая организмами, есть в основном, а может быть, и целиком энергия Солнца.
Итак, биосфера сочетает как сугубо земные, так и космические процессы, отражает их изменения в истории космоса. Биосферу нельзя понять, изучая явления, происходящие только в ней, без учета связей земных процессов со всем космическим пространством.
Живое вещество. По мнению В. И. Вернадского, «живой организм» биосферы должен изучаться целиком, как особое тело. Через организмы регулируются все химические процессы на поверхности планеты. Жизнь захватывает значительную часть атомов, составляющих земную кору. Из них организмы создают миллионы разнообразнейших соединений, и этот процесс длится без перерыва миллиарды лет. Чем больше изучаются химические явления на земной поверхности, тем больше доказательств того, что нет случаев, где химические превращения независимы от жизни. Становится ясным, что прекращение биологической жизни приведет к прекращению и геохимической жизни. Тогда установится химическое спокойствие, временами нарушаемое поступлением из земных глубин газов, лав и других веществ. Но эти вещества быстро примут формы, характерные для безжизненной планеты. И даже нагревание Солнцем и деятельность воды мало изменили бы картину, ибо с прекращением жизни исчезнет свободный кислород, увеличится содержание углекислого газа в атмосфере. Да и вода, лишенная биогенного кислорода, при температуре и давлении на поверхности Земли, в инертной газовой среде стала бы химически безразличным телом. Так, жизнь является великим нарушителем спокойствия, инертности и косности нашей планеты.
Зеленые растения - это та часть единого «живого вещества», которая непосредственно использует солнечные лучи и создает энергетически активные химические соединения, т. е. «живое вещество» первого порядка. Даже по своей морфологии (гр. тоrphe - форма) зеленые организмы приспособлены к исполнению своей космической функции - улавливанию солнечного луча. Свет как будто лепит формы листа. Условия биосферы обеспечивают встречу луча с зеленым растением.
Превращение солнечной энергии в химическую в зеленых, хлорофиллоносных организмах - главное свойство живого вещества, его основная функция.
С зеленой частью биосферы неразрывно связан и весь остальной живой мир. Дальнейшую переработку созданных растениями химических соединений осуществляет живое вещество второго порядка - животные. Их деятельность можно рассматривать как развитие единого процесса превращения солнечной энергии в работающую энергию Земли. После смерти организмы попадают в иное термодинамическое поле среды и разрушаются, выделяя энергию. Следовательно, совокупность всех живых организмов, все «живое вещество» - это область превращения световых излучений Солнца и накопления солнечной энергии в виде химической энергии.
Значение этого процесса огромно. Непрерывно падает на Землю поток солнечного света и непрерывно работает по всей поверхности Земли (и суши, и моря) аппарат его улавливания » превращения - живое вещество. Живое вещество, подобно массе газа, растекается по земной поверхности и в окружающей среде, обходит препятствия и овладевает пространством.
Размножение организмов, обеспечивающее это движение, идет с определенным темпом. Размножение организмов - важнейшее проявление «механизма земной коры», и в нем главное отличие живого от мертвого.
Несмотря на чрезвычайную изменчивость жизни, размножение, рост и т. д., работа по превращению солнечной энергии в земную подчиняется стройным математическим закономерностям, мере и гармонии, какие мы видим в движениях небесных светил и в системах атомов.
Область жизни - вся поверхность планеты. По выражению В. И. Вернадского: Жизнь «всюдна» и стремится охватить все доступное пространство, расширяясь в геологическом времени. Растекание жизни есть проявление ее внутренней энергии. Эта энергия переносит химические элементы и создает из них новые тела - это геохимическая энергия жизни. Наблюдая за заселением пустых пространств, человек может созерцать движение солнечной энергии, превращенной в земную - биохимическую".
При отсутствии препятствий во внешней среде любые организмы, особенно бактерии, могли бы создать с непостижимой быстротой невероятные количества сложнейших химических соединений, являющихся вместилищем огромной химической энергии. Так, обитающие в морской воде шаровые бактерии объемом 10-12 см3 менее чем за 1,5 суток образовали бы пленку, покрывающую земной шар. Скорость продвижения шаровых бактерий по земной поверхности была бы равна 33 100 см/с. Эта скорость может рассматриваться как потенциальная скорость распространения жизни. С такой скоростью бактерия могла бы за 1,47 суток путем размножения совершить полный оборот вокруг земного шара.
Скорость передачи жизни на наибольшее доступное ей расстояние есть характерная для каждого вида организмов постоянная величина; она отражает пределы возможного распространения вида, ограниченные размерами данной планеты. Как вес тела зависит от того, на какой планете оно находится, так и скорость распространения жизни на Земле должна отличаться от таковой на других планетах (если она там есть). Жизнь в биосфере есть чисто земное планетное явление, ограниченное пределами физических свойств планеты, и прежде всего ее размерами. Предельное, одинаковое для всех организмов расстояние, по которому может распространяться жизнь, равно длине земного экватора - 40 075 721 м. Скорость продвижения организмов зависит от их размеров и темпов размножения.
Для самых мелких организмов скорость продвижения жизни близка к скорости звука - 33 100 см/с, для крупных она составляет доли сантиметра в секунду; для индийского слона, например, 0,09 см/с. Кроме того, существует максимально возможное число особей для каждого вида, которое никогда не может быть превышено, Nmax. Эта величина соответствует максимальному заполнению данным организмом земной поверхности. Скорость достижения Nmax(v) для каждого вида своя и зависит от числа организмов, появляющихся в единицу времени (Δ) и определяется формулой
Газовый обмен организмов, т. е. дыхание, также имеет важнейшее значение. Газы в биосфере те же, что образуются при газовом обмене в живых организмах: О2 N2, СО2, Н2О, Н2, СН4, NН3. И это не случайность. Свободный кислород образуется только благодаря зеленым организмам.
Тесная связь газов с жизнью указывает но то, что газовый состав биосферы - чисто земное явление, определяемое фотосинтезом и дыханием организмов в масштабе планеты.
Количество организмов, появляющихся путем размножения в единицу времени, не может выйти за пределы, нарушающие свойства газов, т. е. число организмов в 1 см3 среды не может превышать числа газовых молекул в нем (около 2,7 •1019). В биосфере идет борьба не только за пищу, но и за нужный газ, так как последний контролирует размножение.
В каждый момент живое вещество в биосфере разрушается и вновь создается, главным образом не ростом, а размножением. Поколения создаются в сроки от десятков минут до сотен лет. Ими обновляется биосфера. Главное условие жизни определяется полем существования зеленой растительности, т. е. областью планеты, пронизанной солнечным светом. Здесь же собраны не только автотрофные, но и гетеротрофные организмы, так как в своем существовании они тесно связаны с продуктами жизни зеленых организмов- кислородом и органическими веществами.
На протяжении миллионов лет геологического времени шло и сейчас идет постоянное проникновение живого вещества в обе стороны от зеленого покрова. Мы живем в стадии медленного расширения поля жизни. Может быть, одним из проявлений этого является биохимическое создание новых форм лучистой энергии гетеротрофными организмами. К таковым можно отнести свечение микроскопических организмов в морских глубинах или свечение поверхности моря, которое позволяет фитопланктону синтезировать органические вещества в часы, когда до него не доходит солнечный свет.
Новой в биосфере является и световая энергия, созданная человеком: электричество, например. Но пока в фотосинтезе планеты она практически не играет никакой роли, так как составляет ничтожную долю по сравнению с солнечной энергией, используемой растениями.
