Как считает ученый, подготовительный период в выяснении геологической роли радиоактивности закончился в 1935 г. «Сейчас можно и нужно говорить о новой создающейся науке — о радиогеологии — науке о радиоактивных свойствах нашей планеты, о происходящих в ней, ей свойственных, особых радиоактивных явлениях. Эта новая отрасль знания находится в быстром становлении и должна быть сейчас освоена и продумана теоретически и практически, ибо она имеет для нас не только глубочайшее значение, так как связывает с новой физикой и новой химией в конкретной земной обстановке — науки о жизни, о нас самих, но и потому, что она дает в руки человека и новые формы овладения природой, новую силу».
8. Учение о биосфере
В течение времени медленно выделяется из материала науки ее остов, который считается обязательным и не должен возбуждать сомнений. Такой остов для науки о биосфере к 30-м годам нашего столетия создал Вернадский. Он говорил об этом так: «Я ясно стал осознавать, что мне суждено сказать человечеству новое в том учении о живом веществе, которое я создаю, и что это есть мое призвание, моя обязанность, наложенная на меня, которую я должен проводить в жизнь, — как пророк, чувствующий внутри себя голос, призывающий его к деятельности. Я чувствовал в себе демона Сократа. Сейчас я сознаю, что это же учение может оказать такое же влияние, как книга Дарвина, и в таком случае, я, нисколько не меняясь в своей сущности, попадаю в первые ряды мировых ученых».
Еще в студенческие годы Вернадский поставил перед собой вопросы о закономерностях развития живой материи, о ее составе и свойствах, о соотношениях с неживой материей, о сущности жизни и т. д. В последние годы пребывания в Петербургском университете он размышлял над проблемами взаимоотношений природы и человека. Докучаев оказал сильное влияние на становление его взглядов. Нельзя разделить природные явления на независимые друг от друга части без вреда для получаемого вывода. Надо брать природу как целое. Такой подход стал характерен для всего научного и философского творчества Вернадского. Он работал по проблемам, не считаясь с научными рамками.
История человеческого общества — это история взаимоотношений человека с природой. В античное время ведущим признаком этих взаимоотношений были единство и гармония. В средние века — подчинение человека природе. В новое время — противопоставление человека природе, покорение, природы. Повсеместно природные биогеоценозы заменяются культурными. В природных экосистемах коренным образом перестраиваются биотические связи. Термин «биосфера» впервые был употреблен еще в начале прошлого века Жаном Батистом Ламарком. Геологический смысл в него вложил австрийский ученый Эдуард Зюсс. По Зюссу, биосфера — область нахождения живой материи; это статическое определение биосферы.
Основные идеи Вернадского о биосфере сложились к началу 20-х годов и были опубликованы в 1926 г. в книге «Биосфера», состоящей из двух очерков: «Биосфера в космосе» и «Область жизни». По Вернадскому, биосфера — организованная, динамическая и устойчиво уравновешенная, самоподдерживающаяся и саморазвивающаяся система. Основной чертой ее организованности является биогенная миграция химических элементов, производимая силами жизни, источником энергии которой является лучистая энергия Солнца. Вернадский так определил пространство, охватываемое биосферой Земли: вся гидросфера до максимальных глубин океана, верхняя часть литосферы материков до глубины 2—3 км, нижняя часть атмосферы (по крайней мере, до верхней границы тропосферы).
Вместе с другими геосферами биосфера образует единую планетарную экологическую систему высшего порядка, в которой действует единый планетарный механизм. В первой стадии происходит поглощение растениями солнечной энергии, углекислоты, воды и минеральных веществ. Вторая стадия — многократная трансформация и утилизация органических веществ, образовавшихся в виде биомассы, животными и микробами. Третья стадия — распад органических веществ до исходных минеральных продуктов с помощью микроорганизмов-минерализаторов. Динамическое равновесие всех этих процессов в масштабах планеты определяет существование жизни, направление биохимических процессов в твердых породах, воде и атмосфере планеты. На Земле есть и места, где это равновесие особо ранимо (например, в тропиках).
В начале XX в. изучение Вернадским роли живых организмов в химических процессах на поверхности Земли соотносилось с исследованием геохимии отдельных химических элементов, входящих в состав горных пород. Связующим звеном явились вопросы геохимии углерода. Поэтому ученый заинтересовался ролью отдельных видов — млекопитающих, птиц, рыб, растений; особенно его внимание привлек человек.
Изначальная, со студенческих пор полученная установка исследователя на изучение роли организмов в окружающей среде каждый раз получала все новый и новый материал в пользу значительного участия жизни в эволюции вещества планеты. Деятельность грызунов в степи, наблюдения за дождевыми червями, минерализующими органику почвы, геохимическая деятельность водорослей в водоемах — эти и другие наблюдения составляли творческую лабораторию уче- ного, в которой формировался биологический подход к осмыслению геохимических циклов земного вещества.
В 1907—1910 гг. — первые публикации Вернадского по живому веществу. Постоянные размышления над биологическими вопросами в их связи с идеями генетической минералогии и геохимии привели Вернадского к развернутой постановке проблем биогеохимии и учения о живом веществе в виде системы взаимосвязанных вопросов, догадок, предположений... Формировалась программа будущих научных исследований ученого, определившая эволюцию его научных интересов.
Что общего между почвой, осадочными породами, мировым океаном, подземными водами? Что позволяет объединить их в единое целое? Вернадский отвечает: общей является геохимическая работа живого вещества.
Живое представляется для Вернадского в виде зелени, охватившей всю планету пленкой жизни. Развитие живого в биосфере привело к огромному разнообразию органических соединений, число которых измеряется миллионами, в то время как число неорганических соединений (минералов) измеряется тысячами. Развитие живого вещества сопровождается его ростом. Но в природе протекает и обратный процесс — разрушение сложных органических соединений. Животные более энергично, чем растения минерализуют органические вещества. Противоположные процессы образования и разрушения органического вещества образуют единый биологический круговорот атомов на Земле.
Живые организмы, неживое вещество во всех его проявлениях заселяют особую планетарную оболочку — биосферу. Учение о живом веществе у Вернадского перерастает в учение о биосфере — цельное научное обобщение громадного количества фактов о происхождении, структуре и динамике окружающей среды.
До Вернадского организмам тоже отводилась определенная роль в жизни Земли. Среди осадочных пород выделяли особо органогенные породы: угли, ракушечники, диатомиты, торф и др. Однако подавляющее большинство других пород не связывали с деятельностью организмов. В особенности, как считали, не было никаких оснований связывать с жизнью граниты. Поэтому высказывание Вернадского о том, что граниты — это былые биосферы, многим показалось абсурдным. Причина этого — в рассмотрении биологами ОТДЕЛЬНОГО живого существа, роль которого представлялась весьма малой по сравнению с грандиозной деятельностью неживой природы: работой рек, ледников, ветра...
Вернадский ввел в науку понятие «живое вещество», — стало возможным оценить деятельность живого на планете в целом. «Живое вещество охватывает и перестраивает все химические процессы биосферы, действенная его энергия по сравнению с энергией косного вещества в историческом времени огромна. Захватывая энергию Солнца, живое вещество создает химические соединения, при распадении которых эта энергия освобождается в форме, могущей производить химическую работу».
Для полного описания особенностей живого вещества Вернадский вводит в научный оборот понятия «сгущение жизни», «давление жизни», «всюдность жизни». Он говорит: «Живое вещество — совокупность организмов — подобно массе газа, растекается по земной поверхности и оказывает определенное давление в окружающей среде, обходит препятствия, мешающие его передвижению, или ими овладевает, их покрывает».
С 1915 г. идея живой материи приобретает у Вернадского практическое значение, экономический и социальный аспекты в связи с его деятельностью в КЕПС.
На Украине Вернадским организованы первые экспериментальные работы по живому веществу. Обнаружено, что химический состав живых организмов зависит от химизма среды обитания. Живое вещество имеет избирательную способность по отношению к химическим элементам. Вернадский предложил различать экологические типы растений. Экспериментальные работы проводятся в лаборатории по живому веществу (организованной с помощью А. Душечкина — впоследствии академика АН УССР — на базе бывшей лаборатории сахарозаводчиков), в лаборатории технической химии Киевского университета, в лаборатории Таврического университета, на Салгирской плодоводческой станции, в ботаническом кабинете Киевского университета (под руководством доцента Н. Г. Холодного здесь велись работы по выделению чистых культур диатомовых водорослей).