Читать онлайн «Биосфера и Ноосфера». Страница 22

части, количеству тех определенной

длины волны лучей, в ней находящихся, которые способны производить на Земле химическую работу. Мы можем светящуюся поверхность быстро вращающегося Солнца, непрерывно освещающего Землю, принять за некоторую светящуюся площадь размера АВ (см. рис.). Из этой плошали непрерывно, из каждой ее точки падают на поверхность Земли световые

колебания, только m % которых — определенной длины волны лучей — могут с помощью зеленого живого вещества переходить в действенную химическую энергию биосферы.

Поверхность быстро и непрерывно вращающейся Земли может быть также заменена равною ей по величине освещаемой площадью. При огромных размерах диаметра Солнца по сравнению с диаметром Земли и большом расстоянии от него Земли эта площадь, очевидно, на рисунке выразится точкой Т. Она будет как бы фокусом лучей, исходящих из светящегося Солнца А В. Зеленый трансформационный аппарат биосферы состоит из тончайшего слоя мельчайших пылинок — хлорофилльных пластид. Их действие пропорционально их поверхности, так как чрезвычайно быстро слой хлорофиллльного вещества становится непрозрачным дня химических лучей, им превращаемых. Заменим и здесь поверхность освещаемых пластид их площадью. В этом случае максимальная трансформация зелеными растениями солнечной энергии будет происходить тогда, когда на Земле будет существовать приемник света, плошадь которого равна т % светящейся площади Солнца или больше ее. В таком случае все нужные для Земли лучи будут захвачены хлорофиллль-ным аппаратом.

На рисунке CD обозначает диаметр той окружности, которая отвечает2 % солнечной светящейся площади². Весь чертеж отнесен к диаметрам кругов, плошади которых отвечают светящейся поверхности Солнца (АВ) и принимающей свет поверхности Земли (T и CD).

Вероятно, между радиацией Солнца, ее характером (процент лучей т), площадью зеленой растительности (и азойными промежутками?) есть числовые соотношения, нам теперь неизвестные.

Космический характер биосферы должен глубоко сказываться и в ее дальнейшем с этим связанном строении.

§ 60. Живое вещество часть получаемой им лучистой энергии держит непрерывно в своем веществе, в живых организмах. Это величина, отвечающая количеству организмов. Все указывает нам, как мы это увидим, что количество жизни на земной поверхности не только мало меняется в короткие промежутки времени, но почти неизменно или неизменно³ и в геологические периоды (начиная с археозоя и до настоящего времени). Тесная зависимость количества жизни от лучистой энергии Солнца делает это эмпирическое обобщение особенно важным, так как оно связывает ее с такой величиной, как солнечное лучеиспускание, неизменность которого в геологическое время — за время существования солнечной системы в ее современном виде — едва ли может возбуждать серьезные сомнения. Тесная зависимость основной части жизни — зеленого живого вещества — от солнечных лучеиспускании определенной длины волны и открывающийся нам механизм биосферы, связанный с полным их использованием зеленой растительностью, дают еще новое указание на постоянство количества живого вешества в биосфере.

§ 61. Количество энергии, ежесекундно находящейся в форме живого вещества, может быть учтено. По исчислениям С. Аррениуса, зеленая растительность в форме своих горючих соединений заключает 0,024 % всей солнечной энергии, достигающей биосферы, т. е. 1,6 • 10¹⁷ больших калорий.

Это огромное — планетное — число; оно, мне кажется, однако, очень преуменьшено. В другом месте⁴ я пытался выяснить, что число Аррениуса должно быть увеличено по крайней мере в 10 раз, а может быть, еще больше. Вероятно, больше 0,25 % солнечной энергии, получаемой Землей, находится все время в запасе — в живом веществе— в форме соединений, находящихся в особом термодинамическом поле, отличном от термодинамического поля косной материи биосферы.

Несмотря на огромные количества вещества, постоянно во время жизни проходящего через организмы, большие количества, например, создаваемого ими свободного кислорода (около 1,5 • 10²¹ г), энергетический годовой эффект жизни выражается в меньших числах, чем создаваемые ею, постоянно восстановляющиеся размножением и постоянно умираюшие существа. Там, как указывалось (§ 45), в течение года передвигаются массы элементов, много раз превышающие вес земной коры до 16 км мощностью, многократные числа порядка 10²⁵г.

Насколько мы можем сейчас его учесть, энергетический при внос живого вешества в биосферу в течение года не так уже много превосходит ту энергию, которую живое вещество держит в своем термодинамическом поле сотни миллионов лет. Она сохраняет в себе в форме горючих своих соединений не менее 1 • 10¹⁸ больших калорий, и она использует в год на связанную с их новым созданием и восстановлением истраченного работу не менее 2 % падающей на поверхность Земли и океана энергии, т. е. не менее 1,5 • 10¹⁹ больших калорий. Если это число и будет при дальнейшем изучении увеличено, едва ли порядок 10¹⁹ калорий изменится.

Так как количество живого вещества остается незыблемым в течение всего геологического времени, связанная с его горючей частью энергия может считаться всегда присущей жизни. В таком случае п • 10¹⁹ больших калорий в год выразит энергию, ежегодно передающуюся жизнью в биосферу.

Несколько замечаний о живом веществе в механизме биосферы

§ 62. Зеленое живое вещество, несмотря на все его значение, не охватывает всех основных проявлений жизни в биосфере.

Химия биосферы вся проникнута явлениями жизни, захваченной ею космической энергией и не может быть понята, даже в своих основных чертах, без выяснения места живого вещества в механизме биосферы, причем она только отчасти связана с зеленым растительным миром.

Механизм этот известен нам в далеко не достаточной степени, но уже теперь можно указать некоторые его правильности, которые мы должны рассматривать как эмпирические обобщения.

В будущем картина явления, несомненно, изменится для нас в чрезвычайной степени, но уже и теперь мы должны на каждом шагу считаться с ее хотя бы несовершенными образами.

Я вкратце остановлюсь здесь на некоторых из них, кажущихся мне наиболее основными.

В истории химического состава живого вещества давно замечена особенность, регулирующая всю его геохимическую историю в биосфере, которая была отмечена глубоким русским натуралистом К. М. Бэром. Он выразил это для углерода, позже то же было отмечено для азота и может быть целиком перенесено на всю геохимическую историю элементов. Это закон бережливости в использовании живым веществом простых химических тел, раз вошедших в его состав.

Бережливость в использовании живым веществом необходимых для жизни химических элементов проявляется различным образом. С одной стороны, она наблюдается в пределах самого организма. Раз вошедший в него элемент проходит в нем длинный ряд состояний, входит в ряд соединений, прежде чем он выйдет из него и будет для него потерян. Организм вместе с тем вводит в свою систему только необходимые количества элементов для своей жизни, избегая их излишка.

Но это одна сторона явления, на которую обратил внимание К. М. Бэр и которая, очевидно, связана с автономностью организма и со свойственными ему системами равновесия, достигающими устойчивого состояния, обладающего наименьшей свободной энергией.

Еще резче выражена эта особенность геохимической истории организма в их живом веществе, в их совокупности. В неисчислимых биологических явлениях наблюдается проявление здесь закона бережливости. Атомы, вошедшие в какую-нибудь форму живого вещества, захваченные единичным жизненным вихрем, с трудом возвращаются, а может быть, и не возвращаются назад, в косную материю биосферы. Организмы, поедающие других, паразиты, организмы симбиозов и сапрофиты немедленно вновь переводят в живую форму материи только что выделенные остатки жизни. В действительности эти остатки в значительной части живые, пропитанные микроскопическими формами. Новые поколения, получаемые размножением,— все эти разнородные, неисчислимые механизмы — улавливают атомы в изменяющейся среде, удерживают их в жизненных вихрях, переводя их из одного в другой.