В 1916 г. на Украине, в Шишаках отдельные биогеохимические идеи и мысли начали укладываться в систему, к которой ученый затем будет многократно возвращаться в течение всей своей жизни.
Тесные связи Вернадского с украинскими природоведами способствовали обмену научными результатами и распространению биогеохимических идей. 4 июня 1918 г. Вернадский записал в дневнике: «В разговоре с Гинзбургом для меня стало ясно, насколько нова в сознании натуралистов моя идея о значении живого вещества в обмене и поверхностном перемешивании химических элементов. В этом смысле создается почва, независимая от подпочвы. Необходимо развить это в отдельной статье. Гинзбург воспользуется этой мыслью при разработке вопроса о калии и натрии в полезных ископаемых (глинах, залежах углей)». Под влиянием биогеохимических идей Вернадского Холодный заинтересовался вопросами двустороннего характера связи между атмосферой и биосферой, и организовал на станции интересные исследования жизнедеятельности железобактерий. Вернадский обратил его внимание на изменение внешнего вида зеленых водорослей, которые массово размножались в колодезной воде лесничества, богатой соединениями железа. Именно эти наблюдения послужили толчком для детального изучения Холодным всей группы железобактерий, которые он в изобилии обнаружил в этих водорослях.
До Вернадского большинство геологов и геохимиков исследовали химию земной коры, не обращая внимания на химические процессы, связанные с воздействием на ее структуру живой материи. Поэтому многие стороны крупного природного процесса оставались вне научного изучения. Как геохимик-эволюционист, Вернадский явления косной природы и органической жизни рассматривал как проявление единого процесса. Экспериментально и теоретически он показал, что биогенная миграция земных атомов вызывается тремя различными, но связанными между собой процессами жизни — метаболизмом, ростом и размножением организмов.
Рассматривая биогеохимические функции живого вещества, Вернадский отмечает, что функции, связанные с питанием, размножением и дыханием организмов, давно существовали в биосфере. А вот функции, связанные с перемещением атомов в соответствии с потребностями организмов, начали реализовываться с появлением животных со сложным способом поведения. Это новая форма биогенной миграции, отличающаяся от простого прохождения химических элементов через тело организма, стала особенно значительной в результате антропогенной деятельности.
В состав живого вещества, геохимически меняющего процессы в земной коре, Вернадский включил и человечество, рассматривая тем самым систему природы и систему общества в единстве. Замечательна по научной смелости его гипотеза об автотрофности человечества: «Для меня ясно, что переход человека в автотрофный организм через развитие научной работы есть естественный процесс, всецело попадающий в рамки других геохимических процессов. Точно так же как и весь рост культуры». Связанное с развитием научной мысли возрастающее геохимическое и геофизическое влияние человека на структуру и организованность биосферы интересовало Вернадского всю его жизнь и в той или иной форме отражено во всем его творчестве.
Вернадский сформулировал три биогеохимических принципа. В первом он охарактеризовал общую направленность биогенной миграции элементов в биосфере, которая всегда стремится к максимуму. Во втором принципе выражена главная тенденция в биогеохимической эволюции видов: в ходе геологического времени эволюция жизни идет в направлении создания форм, усиливающих биогенную миграцию атомов. В третьем принципе сформулировано положение о том, что в каждый период геологического времени заселенность планеты должна быть максимальной для организмов, существовавших в этот период.
Вернадский говорил, что «биогеохимия, так же как геохимия, может изучаться в трех аспектах: во-первых, с биологической стороны — ее значение для познания явлений жизни, во-вторых, с геологической стороны — ее значение для познания среды жизни, т. е. прежде всего биосферы, и в-третьих, в связи с ее прикладным значением, которое может быть научно сведено к биогеохимической роли человечества». Биогеохимические идеи Вернадского являются основой для складывающихся в настоящее время биосферных наук. К последним можно отнести экологическую геохимию, эволюционную экологию, эволюционную биогеографию, геохимию ландшафтов, морскую биологию, биогеоценологию.
5. Во главе Комиссии по изучению естественных производительных сил России
Свои разработки Вернадский стремился использовать на благо народа, в развитии техники и экономики. Наиболее ярко это проявилось в создании и деятельности Комиссии по изучению естественных производительных сил России (КЕПС).
21 января 1915 г. Вернадский написал записку в Физико-математическое отделение Академии наук о желательности создания при Академии наук постоянной Комиссии по изучению естественных производительных сил России. Вместе с ним записку подписали А. П. Карпинский, Б. Б. Голицын, Н. С. Курнаков, Н. И. Андрусов. 4 февраля 1915 г. решением Отделения образована КЕПС в составе академиков: Н. И. Андрусов, И. П. Бородин, П. И. Вальден, В. И. Вернадский, Б. Б. Голицын, В. В. Заленский, А. П. Карпинский, Н. С. Курнаков, Н. В. Насонов, И. П. Павлов, В. И. Палладин, М. А. Рыкачев, А. С. Фаминцын. Председателем КЕПС избран В. И. Вернадский. Академик П. И. Вальден так отзывался о работе КЕПС: «Что же касается проекта В. И. Вернадского «Об изучении естественных производительных сил России», то нельзя не согласиться, что он составлен рукой мастера-организатора и открывает перед нами всю печальную картину того, что до сих пор еще не сделано нами в кратчайшем времени».
КЕПС начинает издавать свои работы, которые пользуются авторитетом у специалистов. Официальным периодическим органом КЕПС стал журнал «Природа». В нем подробно освещаются планы работ, результаты экспедиций (КЕПС организовала 14 специальных экспедиций в различные районы страны).
На регулярно проводимых совещаниях обсуждаются актуальные проблемы изучения и использования природных ресурсов страны, организации разветвленной сети научно-исследовательских институтов (с докладом об этом плане выступил Вернадский), развитием высшей школы и просвещения, содействие работе библиотек. Под руководством Вернадского, по его инициативе создано более 20 научных учреждений, в том числе Радиевый институт, Биогеохимическая лаборатория (впоследствии переросшая в Институт геохимии и аналитической химии), Комиссия по истории знаний (ныне Институт истории естествознания и техники АН СССР), Комиссия по многолетней мерзлоте (затем выросшая в Институт мерзлотоведения АН СССР), Комитет по метеоритам, Комиссия по четвертичному периоду, Комиссия по определению абсолютного возраста геологических формаций и др.
Россия вышла из захватнической не нужной народу империалистической войны революционным путем. Декрет о мире стал одним из первых законов, принятых уполномоченной трудящимися властью. В первые же годы советской власти КЕПС смогла наконец развернуть свою работу при полной поддержке со стороны государства. Написанный В. И. Лениным в 1918 г. «Набросок плана научно-технических работ» ориентировал ученых на всемерное развитие исследований естественных производительных сил России. Вернадский пишет: «Невозможное становится возможным. Развертывается новое мировое явление. Чувствую силу русской нации. Думаю о новых научных работах». В эти годы Вернадский ведет огромную организаторскую работу в КЕПС, способствует быстрому развитию системы научных учреждений, обеспечивающей экономический подъем страны.
По признанию самого Вернадского, его деятельность в КЕПСе и Сельскохозяйственном ученом комитете сыграли определенную роль в том, что он в своих научных поисках сосредоточил внимание на важном значении изучения геохимических проблем для учета, использования естественных производительных сил страны.
Работы КЕПС имели большое значение для развития экономики страны. В годы Великой Отечественной войны стала до конца ясной историческая роль КЕПС в обеспечении победы советского народа над фашизмом.
6. Проблема радия
На пороге XX в. было открыто явление радиоактивности. У Вернадского сразу же проявился интерес к радиоактивности, который не покидал его всю жизнь. Это проявлялось в его личных изысканиях и работах его учеников, в организационной деятельности, в контактах с зарубежными, работающими в этой области учеными.
В 1907 г. по инициативе В. И. Вернадского, А. П. Карпинского, Ф. Н. Чернышева Академия наук начинает планомерные работы по изучению радиоактивных минералов России. С этого времени все вопросы научного, организационного и финансового обеспечения исследований в области «проблемы радия» надолго становятся одним из важнейших пунктов личной программы великого естествоиспытателя.
Открытие радиоактивности с самого начала понималось Вернадским как крупнейшее научное достижение, которое должно оказать громадное влияние на развитие наук о Земле. Тепловой режим Земли, энергетика геологических процессов, геологическое время и другие естественнонаучные проблемы в свете учения о радиоактивности получили новое объяснение, потребовали решения новых задач.
В Геологическом музее стали накапливаться радиоактивные минералы, начала создаваться научно-техническая база радиологической аппаратуры. Далеко не все понимали необходимость работ в этой области, большинство считали их не имеющими практической ценности. Это тормозило исследования. Со свойственным ему оптимизмом Вернадский настойчиво и последовательно проводит в Академии наук программу работ по изучению радиоактивности.