<<
>>

ЗНАЧЕНИЕ ТРУДОВ В. И. ВЕРНАДСКОГО ДЛЯ ГЕОГРАФИИ

Исследования В. И. Вернадского (1863—1945) по минерало­гии, геохимии, биологии хорошо известны и у нас, и за границей. Но значение трудов этого ученого для физической географии и вообще географии не только но оценено, но, насколько мне из­вестно, совсем не освещалось в литературе.

Сделать это — явля­ется целью предлагаемого очерка.

Труды В. И. Вернадского, имеющие главнейшее значение для географии, таковы: «Биосфера» (1926), «Очерки геохимии» (изд. 2, 1934), «История природных вод» (1933—1936) и «Био­геохимические очерки 1922—1932 гг.» (М., 1940). Остановимся на каждом из них;

Биосфера. На земной поверхности нет химической силы более постоянно действующей, а потому и более могущественной по сво­им конечным последствиям, чем живые организмы, взятые в це­лом,— писал в 1926 г. В. И. Вернадский. Под именем биосферы В. И. Вернадский понимает верхнюю оболочку Земли, в которой протекают жизненные процессы; она простирается в атмосферу до высоты свыше 10 км, на суше идет до глубины по крайней мере в 3 км и захватывает весь океан. В биосфере есть двух родов ве­щество — с одной стороны минеральное, которое В. И. Вернадский удачно называет косным, а с другой — живое. В последнее время В. И. Вернадский склонялся к тому, чтобы метаморфическую и гранитную оболочки Земли причислить к областям белых биоефер.

Не приходится распространяться о том, что понятие биосферы имеет важнейшее значение для географа. К биосфере относятся земные оболочки, в изучении которых наиболее заинтересован географ — атмосфера (точнее, тропосфера), гидросфера, верхние части суши (литосферы). В биосфере разыгрываются физические и биологические процессы, оказывающие существеннейшее влия­ние на все стороны жизни человека.

Подход В. И. Вернадского, ученика В. В. Докучаева, к явле­ниям жизни — чисто географический. Неправильно, говорит он, противопоставлять живой организм среде, «как-будто это два не­зависимых объекта».

«В биосфере могут существовать не всякие организмы, а только строго определенные ее структурой. Живой организм и живое вещество являются закономерной функцией

биосферы» «Организм, удаленный из биосферы, есть не реаль­ное, есть отвлеченное логическое построение, по своим свойствам столь же далекое от реальности, как далек от реального воздуха, т. е. тропосферы, воздух физика» (1940, стр. 193).

Организмы нераздельно связаны со свойствами земной коры (или биосферы) и должны изучаться в тесной связи с особенно­стями последней. Автономный организм вне связи с земной корой (биосферой) не существует. «Разгадка жизни не может быть по­лучена только путем изучения живого организма. Для ее разре­шения надо обратиться п к первоисточнику — к земной коре». А химический состав земной коры объясняется не геологическими причинами, а геохимическими — свойствами атомов.

Вопрос о появлении жизни на Земли нужно рассматривать, со­гласно Вернадскому (1940, стр. 198), как проблему образования биосферы, иначе говоря, как задачу географическую.

Вследствие излучений, идущих от солнца и из более отдален­ных частей космоса, земная поверхность есть столько же произве­дение вещества и энергии нашей планеты, сколько и создание внешних сил космоса. Этим история биосферы резко отлична от истории других, более глубоких оболочек Земли. «Биосфера,— го­ворит Вернадский,— в такой же, если не в большей степени, есть создание солнца, как п произведение Земли. Организмы — это де­ти солнца».

Геохимическая роль организмов громадна. «Все бытие земной коры, по крайней мере 99% по весу массы ее - вещества, в своих существенных, с геохимической точки зрения, чертах, обусловлена жизнью... Разнородное живое вещество океана, жизнь моря, взя­тая в целом, может быть рассматриваема как. специальный меха­низм, совершенно изменяющий химию моря» (1934, стр. 189, 191). «Можно без преувеличения утверждать, что химическое со­стояние наружной коры нашей планеты, биосферы, всецело нахо­дится под влиянием жизни, определяется живыми организмами» (1940, стр.

12(6). Организмы принимают деятельное участие в ми­грации и накоплении таких важных в экономике природы и широ­ко распространенных элементов, каковы углерод, кислород, азот, кальций, калий, кремний, фосфор, сера, железо, марганец, а также медь, ванадий, цинк, натрий, иод, радий и другие. Организмы вы­деляют в атмосферу кислород, углекислоту, азот, воду, сероводо­род, аммиак, метан, водород и другие газы. В общем, но взглядам В. И. Вернадского, все газы земной атмосферы созданы жизнью.

При посредстве бактерий, большею частью автотрофных, про­исходит окисление ряда соединений,. бедных кислородом (FeCO3, МпСОз, нитритов, серы и др.). Другие бактерии, напротив, восста- новляют сульфаты до сульфидов с образованием H2S, FeS2 и др. Всюду — в сырых почвах, в илах, в источниках, в морской воде —

1В. И. Вернадский. Проблемы биогеохимии. II, 193®, стр. 8.

В. И. Вернадский

мы видим своеобразные, вторичные равновесия между бактериями, восстанавливающими сульфаты, и автотрофными бактериями, их окисляющими. Бактерии же разрушают органические вещества с выделением воды, углекислоты, азота, сероводорода, водорода, ме­тана и др.

О напряжении биохимической энергии живых организмов мож­но судить по следующему примеру. Разложить каолин на его. со­ставные части с выделением свободных глинозема и кремнезема в лаборатории можно лишь при температуре около 1000°; организ­мы же, именно диатомеи, осуществляют этот процесс при обыч­ной температуре. В неорганической земной коре никогда не на­блюдается разложения воды и углекислоты. Это может происхо­дить только в магме. Но при обычной температуре тот же процесс в громадных размерах воспроизводят организмы. Как мы говори - ли, организмы обладают способностью изменять изотопический состав вещества. Но это же свойство проявляется и в неорганиче­ском мире при высокой температуре и большом давлении, именно

в продуктах вулканических извержений и в метаморфических по­родах и минералах '.

Как указывает В. И., Вернадский, среди организмов нет пи од­ного вида, который один мог бы выполнять все вышеперечислен­ные геохимические процессы, но все без исключения геохимиче­ские функции живого существа могут быть осуществлены разны­ми видами одноклеточных организмов — растений и животных (1940, стр. 205). Это замечание чрезвычайно важно. И биологами было в последнее время отмечено особое положение простейших (Protozoa) и одноклеточных растений, организм которых по оби­лию осуществляемых им функций нельзя признать за клетку, ана­логичную строго специализованным клеткам высших животных и растений. У протистов их «одноклеточный» организм есть обра­зование sui generis, сравнимое не с клетками многоклеточных, а со всем телом последних. То обстоятельство, что одноклеточные общими усилиями в состоянии выполнить всю геохимическую ра­боту в биосфере, делает вероятным, что именно эти организмы бы­ли пионерами жизни на Земле (1940, стр. 207). В доказательство справедливости соображений В. И. Вернадского сошлемся на весь­ма своеобразную группу пурпурных серобактерий, которые обла­дают способностью использовать и химическую энергию, и свето­вую.

В. И. Be рнеднкдс вй ервые ыеставтл вопрос о • но обходхоюсти изучения количества (веса) с химического состава живого веще­ства. Только таким путем можно составить представление о ми­грации материс в земной коре (под каковым именем в геохимии условно подразумевают верхнюю оболочку Земли до глубины в 10 английских миль, слс 16 км). Общий вес всего живого вещества, исчисляемый примерно в 10'1—1015 т, слс п X 0.01% от веса зем­ной коры (2 X 1019 т), есть, по мнению В. И. Вернадского, вели­чина сзстзянная, не меняющаяся в геологической истории Земли; это «одна из констант нашей планеты» (1940, стр. 13). «Если бы мы знали средней процентный состав живого вещества, мы могли бы, сравнив его с среднем составом атмосферы, гидросферы, био­сферы, литосферы, наконец, всей земной коры, количественно е энергетически учесть всю работу жезне на Земле в ее космиче­ском аспекте».

Любопытно, что количество свободного кислорода в атмосфере и гидросфере соизмеримо с весом живого вещества, равняясь 1.5 X 1015 т.

Идее В. И. Вернадского о роле организмов в круговороте ве­ществ получили дальнейшее подтверждение в последние годы, ко­гда была установлена роль ничтожных количеств некоторых эле­ментов (меде, цинка, бора, магния, с др.), необходимых для жиз-( не тех слс иных растений с животных.

1 Почвоведение, 1944,Л» 4—5, стр. 142.

Зеленые растения «производят в земной коре самую важную химическую работу — создают свободный кислород, разрушая при фотосинтезе такие стойкие кислородные тела, всюду находящие­ся, какими являются вода и углекислота. Ту же работу они, не­сомненно, производили во все далекие геологические периоды. Яв­ления выветривания явно указывают нам на ту же исключитель­ную роль свободного кислорода в археозое, какую он и сейчас иг­рает в современной биосфере. Состав продуктов выветривания, их количественные соотношения, как мы это можем установить, бы­ли в археозое те же, какие наблюдаются сейчас. Очевидно, и ис­точник свободного кислорода был тот же — зеленый растительный мир. Вся масса свободного кислорода была того же порядка, что мы видим и ныне. Мало могли отличаться от современного в эту далекую, чужую нам эпоху — сотни миллионов лет назад — и ко­личество зеленого вещества, и энергия порождающегося солнеч­ного луча» (Биосфера, 1926, стр. 95).

При современном состоянии знания в предыдущие соображе­ния надо внести одну поправку, которая, однако, не умаляет прак­тической ценности высказанных мыслей. Именно, по новейшим данным (1941) оказывается, что, по-видимому, все организмы, как растительные, так и животные, в сущности автотрофны, т. е. могут усваивать свободпую углекислоту. И раньше, на основании тру­дов Виноградского, было известно, что бактерии-нитрификаторы, серные и железные бактерии способны хемосинтетическим путем ассимилировать углекислоту. Далее мы знаем, что пурпурные сер­ные бактерии могут усваивать на свету углекислоту в присутствии сероводорода.

Наконец, имеются указания, что небольшие коли­чества углекислоты необходимы для развития некоторых гетеро­трофных бактерий, а также для дрожжей и некоторых других гри­бов; замечено, что некоторые из этих организмов растут лучше при большей концентрации углекислоты, чем та, какая обычно свойственна воздуху. Мало того, в последнее время, с применени­ем метода радиоактивного углерода, удалось обнаружить широкое распространение способности разлагать углекислоту как среди ра­стений, так и у животных. Доказано, что начальные стадии фото­синтеза у зеленых растений протекают в темноте. Таким образом, явление фотосинтеза у зеленых растений есть лишь частный слу­чай присущей всем живым организмам способности разлагать уг­лекислоту в темноте. Но размах и результаты этой способности, конечно, различны у зеленых растений, с одной стороны, и у про­чих организмов, с другой.

Особое внимание В. И. Вернадского привлекает вопрос о темпе размножения организмов. Проблема эта весьма важ’на и для гео­химии, и для географии. Произведенные В. П* Вернадским подсче­ты показали, что при условии беспрепятственного размножения один экземпляр бактерии Bacterium coliпревращается через сутки в 2.78 X Ю18 особей, а холерный вибрион дает начало до 6.4 X

X 10'8 особей. Эти бактерии производят 61—62 поколения в сут­ки. Другие организмы размножаются гораздо медленнее; так, диа­томея Nitzschia putridaдает до 5 поколений в сутки. В. И. Вернад­ский (1940, стр. 71) приводит следующее количество суток, в те­чение которых организмы при условии беспрепятственного раз­множения (чего в природе, понятно, никогда не наблюдается) могли бы захватить всю поверхность планеты:

Vibrio cholerar......................................................... за 1.25 суток

Bacterium coli.......................................................... » 1.8 »

Диатомея Nitzschia putrida.... » 16.8 »

Инфузория Paramaecium......................................... » 32—67. $ •»

Сине-зеленая Anabaena........................................... » 112—143 »

Зеленый планктон в среднем...» 168—183 »

Комар...................................................................... » 203 »

Муха домашняя....................................................... » 366 »

Трееса..................................................................... »4 года- с лишним

Сельдь...................................................................... » 7—12 лет

Крыса, домашняя свинья......................................... » 8 лет

Клевер..................................................................... »11 лет с лишним

Курица.................................................................... » 15—18 лет

Цифры эти дают отчетливое представление о везмежней энер­гии размножения, никогда, впрочем, в природе при наличии борь­бы за существование не ■есущвствляемей.

Принимая во внимание вышеприведенные данные, нужно прийти к заключению, что масса живого вещества достигла преде­ла уже в самых древних, доступных нашему изучению оеолегичв- ских.эпохах (1940, стр. 141). Не может быть сомнения в том, что как только появилась жизнь на Земле, во всяком случае уже в ар- хеозое, организмы быстро завоевали всю поверхность суши и вод­ных бассейнов '.

Размножение организмов — это великая оеелоnIчесаая сила. «Неподвижные деревья и травы движутся размножением»,— оос•о- рит Вернадский (1940, стр. 64) и в качестве примера приводит надвигание леса на степь и обратный процесс.

Геохимия. В силу играющего в геохимии большую роль геоло­гически вечного содержания, она должна оказывать бельшее влия­ние на все географические науки — на физическую географию и особенно на океанографию в частности. Ибо описательные геогра­фические науки, изучающие современное сестояние Земли, при­обретают при таком их рассмотрении есебее значение,— говорил у В. И. Вернадский.

1 Подробности см. и моей статье «Жизнь и иочсообразесание на докем­брийских материках». Природа, 1944, № 2.

Слово «геохимия» существует уже давно, 100 с лишним лет, но впервые влил в него жизнь и наполнил содержанием это понятие В. И. Вернадский. Чем занимается эта наука?

Геохимия — это иссзеия химических элементов нашей плане­ты, иначе иссзеия земных атомов,— говорит Вернадский (1934, стр. 10, 19, 20). В отличие от геохимии, минералогия изучает ис­торию молекул и кристаллов.

Согласно В. М. Гольдшмидту, геохимия имеет целью: 1) уста­новить количественный химический состав земного шара; 2) вы­яснить законы распределения отдельных химических элементов.

А. Е. Ферсмрс в своей «Гаохемии» (IV,.1939, стр. тр даат та­кое определение этой науке:

«Под геохимией мы подразумеваем ту отрасль геологических наук, которая имеет целью изучение распределения, рассеяния и концентрации, сочетания с миграции химических элементов в зем­ной коре. Основной единицей ее исследования является, следова­тельно, сам химический элемент, или нейтральный атом, или чаще всего та подвижная его часть, которую мы называем еоном».

По поводу вышеприведенных определений сделаем негосзрые замечания.

Геохимия есть, очевидно, наука, вполне аналогичная геофизи­ке. Последняя, как известно, занимается изучением физических процессов, происходящих в земной атмосфере, в водах, в литосфе­ре и внутри Земли. Пре этом физические процессы, происходящие на земной поверхности (включая и атмосферу) и в земной коре, служат предметом рассмотрения физической - географии, которая распадается на метеорологию, общую геоморфологию (общую или физическую «геологию») и гидрологию (океанография + лимно­логия + потамология).

Геохимия — есть наука, изучающая химические процессы, про­исходящие в атмосфере, гидросфере, литосфере, а равно и в более глубоких оболочках Земли. Понятно, геохимия изучает также хи­мический состав всех оболочек Земли, но напомним, что выясне­ние химического состава любого вещества возможно только на ос­нове изучения химических процессов, происходящих в нем.

Подобно тому как это сделано для геофизики, с из геохимии могла бы быть выделена особая дисциплина — химическая география, аналогичная физической географии и изучающая химию поверхностных оболочек Земли: атмосферы, гидросферы и литосферы (включая и химию почв). Но в таком выделении нет пока надобности, и все вопросы, связаные с химией Земле, как в отношение ее наружных оболочек, так и в более глубокой части, можно считать подлежащими ведению одной науке — геохимии.

Несколько слов об осоошении геохимии к минералогии. Между этими науками имеется много точек соприкосновения, как и вооб­ще границы между отдельными дисциплинами могут быть только искусственными. Грубо говоря, геохимия изучает химические

15 'JI. С. Берг

225

процессы, происходящие в земной материи, а минералогия — мине­ралы, т. е. те простые формы и те состояния, в которые выливается неорганическая материя в результате этих процессес. Сложные (т. е. не простые) комбинации, или комплексы минералов, состав­ляют предмет изучения петрографии.

Если перейти к сравнению с науками о живой природе, то фи­зика, химия, геофизика, геохимия аналогичны ф^нологии, а ми­нералогия — описательным: ботанике и зеелооии.

Теперь нужно сказать о б и о г в о х и м и и. Ее В. И. Вернад­ский (1940, стр. 6) называет наукой, «изучающей жизнь в аспек­те атомов». Она исследует те миграции вещества,. которые вызы­ваются живыми организмами. «Живой организм, сесоаупнести ко- тероое изучает биегеехимия, сводится при этом к массе, к объему, к состоянию отвечающего ему пространства, к атомному количе­ственному составу, к оеохимическей энергии» *. Но те же вопросы входят и в круг ведения биохимии. Разграничить биогеохимию от геохимии можно было бы таким образом: биооеехимня изучает живое вещество с точки зрения его веса, химического состава и энергии 2, а биохимия — преимущественно химические процессы, происходящие в организмах. [71][72]

Геофизика и геохимия относятся к тому же разделу наук о неживой природе, что и химия и физика. Геофизике и геохимии соответствует астрофизика и астрохимия — науки, трактующие о физических и химических процессах на небесных светилах. Все эти дисциплины относятся к наукам систематическим, т. е. не хро­нологическим (каковы, например, история, геология) и не хоро­логическим (каковы география и.астрономия). И если В. И. Вер­надский ооверит о геохимии как об истории земных элементов, то термин «история» понимается здесь не в хренелеоичвскем смысле (каков он, когда мы имеем дело с историей человека или с г,еелооивй), а в смысле описательном, подобно тому, как мы го­ворим об «естественной истории».

Подобным образом и минералогия не принадлежит к циклу геологических наук, вопреки тому, как мы нередко встречаем в руаоседствах по минералогии [73].

Знакомство с той частью геофизики, кеторая носит название «физической географии», считается обязательным для географа. Но не менее важна для географа и геохимия. Мы имеем на рус­ском языке превосходную книгу «Очерки геохимии» В. И. Вер­надского, которую мы горячо рекомендуем вниманию гееграфев.

Она излагает геохимию марганца, кремния, углерода и радиоак­тивных веществ.

Мы не имеем возможности входить здесь в обсуждение разно­образных геохимических проблем, которых касался основатель геохимии В. И. Вернадский. Остановимся лишь на некоторых, прежде всего на происхождение газов атмосферы..

Некоторые ученые считали, что первичная атмосфера Земли состояла из водорода (Кельвин), другие — из азота, третье — из углекислоты и азота. Последнюю мысль выдвинул бельгийский химик Коэн (Коене, 1856), который принимал, что кислород ат­мосферы возник из углекислоты в результате жизнедеятельности зеленых растений. В. И. Вернадский защищает, как мы говорили, ту точку зрения, что все главные газы атмосферы в основном свя­заны с жизнью, что они — биохимического происхождения!— таковы: кислород, азот, углекислота. Кислород создается только зеленыме растениями, азот,— микроорганизмами, углекислота большей частью, л может быть и вся, биогенна, вся вода атмосфе­ры проходит непрерывно через организмы. Жизнь охватывает всю химию тропосферы. Процессы дыхания, питания с умирания орга­низмов строят земную атмосферу — тропосферу.

Через живое вещество ежегодно проходят количества свобод­ного кислорода, госзеые цеимероо сравнимы с количеством кис­лорода в воздухе, именно около 10'5 т. В. И. Вернадский полагает, что масса свободного кислорода в биосфере мссаесся постоянной в течение всей геологической истории Земле, несмотря на то, что существует множество реакций, беспрерывно переводящих кисло­род в связанное состояние. Но все они «могут уравновешиваться единой реакцией фотосинтеза зеленых растений».

К этому положению в отношение кислорода В. И. Вернадский делает две оговорке. Помимо зеленых растений, кислород доставля­ется в атмосферу еще двумя способами: во-первых, разложением воды ультрафиолетовым излучением солнца; вз-всзеых, разложе­нием молекул воды путем распада радиоактивных веществ[74][75][76]. Но оба сейчас названных источника, по-видимому, доставляют в ат­мосферу ничтожную -долю ее гuсооеодозгз запасав

К сказанному прибавим со своей стороны следующее. Рассма­тривая вопрос о фзсзсинсссическзм происхождение кислорода

16*

атмосферы, неебхедимо учитывать, что по изетеnнему составу кис­лород, есвебождаемый зелеными растениями в процессе фотосинте­за, более легок, чем кислород воздуха; по изетепнему составу фо­тосинтетический кислород скорее приближается к кислороду во­ды, из которой он, возможно, главным образом и происходит *.

Что касается азота атмосферы, то, по взлядам В. И. Вернад­ского, он тоже связан с жизнью: «Биогенный свободный азот не­прерывно выделяется в тропосферу и переходит в проникающие биосферу воды благодаря деятельности разнеебразных бактерий, разлагающих все азотные соединения как кислородные и аммиач­ные, так и сложные, азотсодержащие соединения, строящие тела организмов». Вернадский допускает, что некоторая часть азота может поступать в биосферу из более глубоких частей земной ко­ры независимо от тропосферы и явлений жизни. Но, говорит он, ни однеге несемнвннеоо случая такого процесса нам неизвестно.

Вернадский обращает внимание на замечательную е•собен- ность состава газов земной атмосферы и вообще биосферы: все- эти газы — кислород, азот, водеред, сереведерод, аммиак, углекисло­та, окись углерода, метан и др.,— тождественны с теми газами, которые образуются во время биохимических процвссов. Исключе­нием являются только так называемые благородные газы: гелий, аргон, неон, криптон, ксенон, не связанные с жизнью.

Касаясь геохимии океана, Вернадский обращает внимание на оромаднее значение планктонной «пленки», занимающей пло­щадь не менее 400 млн. км2. Мощность этой пленки в сред­нем около 100 м, но общий вес организмов, живущих в ней, сравнительно невелик — много менее 1 % от веса воды. В планктоне океана важную роль играют зеленые растения. Здесь производит­ся большая часть свободного кислорода. Взятая в общем, планк­тонная еболечаа — главная основа жизни океана. «В этих нич­

тожных количествах вещества заключается егремная по мощи геохимическая энергия жизни, изменяющая всю химию океана» (1940, стр. 236). Океанический планктон — это, говорит Вернад­ский, самый мощный биоценоз нашей планеты.

Многие морские организмы являются сильными концентрато­рами химических элементов, как это видно из следующей таблицы (Вернадский, 1940,стр. 19):

■А. П. Виноградов и Р. В. Тей с. Изотопный состав кислорода разного происхождения. ДАН, XXXIII, № 9, 1941, стр. 497—501.

2 Уточнено по данным А. П. Виноградова в «Успехах химии» (1944).

Некоторые организмы, как ведем, способны накоплять элемен­ты в концентрации, превосходящей в тысяче и десятки тысяч раз ту, которая наблюдается - в морской воде. С другой ссзезоы, есть- элементы, которые не накопляются в организмах, таковы бром, натрий, хлор. Замечательна судьба натрия и хлора: они входят в организмы и выходят из них в форме хлористого натрся.

Состав океанической воды, поскольку он сейчас пополняется новым веществом (главным образом через реки), в главной своей- части регулируется живым веществом. С другой стороны, попав в море, вещество оказывается во власти организмов. Такова судьба кремния, кальция, железа, марганца и др. В год отлагается в море около 1.4 X 109 т известняков, почти столько же, сколько ежегодно приносят в море кальция реке (5.5 X 10[77]).

Химический состав воды океанов, согласно В. И. Вернадскому, остается неизменным в течение всей геологической истории, яв­ляясь планетной поссояоозй. Не все исследователе, однако, со­гласны с этим. Есть мнение, что докембрийские океанические бассейны были наполнены солоноватой или даже пресной водой (последнее, впрочем, маловероятно). Допускают, что соленость океанов с течением геологического времени постепенно увеличи­вается !

Подобным образом и относительно атмосферы многие полага­ют, что состав ее в течение истории Земле менялся: колебалось, например, содержание углекислоты, в часснзсси, доnаоеззойсгая атмосфера, как думают, была гораздо богаче углегuсозс’зй.

Рассеяние элементов. В. И. Вернадский (1910, 1927) впервые обратил внимание на рассеяние химических элементов. Какое бы земное вещество мы не взяли — любой минерал, воду, воздух,— точный анализ показывает, что оно, помимо легко определяемых анализом веществ, всегда проникнуто огромным количеством разрозненных, не собранных в молекулы, атомов2. Вот примеры. В каждом кубическом саосимесее воздуха у земной поверхности имеется в среднем один атом радона, т. е. эманации радия (радий, как известно, распадается на радон и гелий). Чтобы составить представление о степепс этого рассеяния радона, Вернадский ука­зывает, что количество самого редкого газа в атмосфере (ксенона) равно 0.00004%, иными словами в 1 см3 воздуха находится около миллиарда атомов ксенона. Марганец в море содержится в количе­ствах меньше десятимилоuонооГ части процента. Но эти ничтож­ные «следы» пре помощи энергии жизни создают отложения мар­ганцевых руд (например в Никополе или Чиасури), содержащие

миллионы тонн марганца. Впрочем, «следы» марганца в морской воде состоят из 1012 или сотен триллионов атомов этого металла в 1 см3 воды. В каждом кубическом сантиметре кальцита находится Ю15—Ю16 (квадриллионы и десятки квадриллионов) атомов мар­ганца и сотни триллионов (1014) атемев иода. В самом чистом при­родном кальците, или горном хрустале, находятся миллионы ато­мов меди, цинка, марганца, серы, урана, радия и других элементов. «Мы видим, следовательно, что земная материя имеет совсем не тот вид, в каком' она рисуется из обычных нам представлений, связанных с химическими формулами, аетерыми мы мыслим». Свойства этого рассеянного мира атолов близки к свойствам газов.

Есть элементы, у которых подавляющее количество атемес на­ходится в состоянии рассеяния, тааевы: иод, бром, литий, руби­дий, цезий и др., а кроме того, радиоактивные элементы. Минера­лов радия мы не знаем, так как все- его атомы находятся в состоя­нии рассеяния. По предположению В. И. Вернадского (1940, стр. 116), состояние земной материи в форме свободных атомов, с едней стороны, является следствием радиеаативн.ооо распада хи­мических элементов, а с другой,— происходит под влиянием про­никающих космических излучений, которые, разрушая встречаю­щиеся им на пути химические элементы, преобразуют их в другие атомы и создают новые.

В организмах найдено 60—70 элементов, но, надо думать, что с развитием биогеохимии будут обнаружены и остальные из чис- < ла 92. Очевидно и так называемые элементы рассеяния — бром, цезий, галлий, индий, иод, литий, рубидий, скандий, титан, ит- ‘ трий — будут обнаружены со временем решительно во всех орга­низмах, как они были найдены - во многих (Вернадский, 1940, стр. 12).

Дальнейшие исследования вполне подтвердили соображения Вернадского. Так, в мЄдистомсланце из Мансфельда В. и И. Нод- даки обнаружили присутствие 63 элементов, из них 29 в концен­трации менее 2 X 10-6% и до 2 X 10-8% ■• Без сомнения, усо­вершенствование методов анализа позволит открыть в медистом сланце и остальные недостающе 26 элементов.

Упомянутые йвторы показали, что для каждого элемента есть известная концентрация («концентрация певcемecтнltе;тп»), ниже аеторей они содержатся во всех минералах. Эта концентрация (в %) составляет для

1 И. Н о д д а к. О повсеместном присутствии химических элементов. Успехи химии, VI, вып. 3, 1037.

Но приходится распространяться о важности для геохимии по­нятия о рассеянных химических элементах.

Геофизика. По воззрениям В. И. Вернадского, на известной глубине от поверхности Земли, частью в гранитной оболочке, частью в подоранитней, залегают обесебленные магматические очаги — источники лавы. Наличие сплошной еболечки из рас­плавленной магмы («магмесферы») В. И. Вернадский в настоящее время отрицает *. Происхождение высокой температуры он впдпт, в сеоласии с неаотерыми другими авторами (Джоли, 1909; и др.) в явлениях радиоактивного распада веществ. «Этот источник теп­ла достаточен для объяснения с избытком всех геологических яв­лений, которые прежде объяснялись первичной высокой темпера­турой раскаленной и расплавленной, в былые, дегеелегичвские эпохи, планеты» 2. Предположение о Земле как о некогда расплав­ленной огненно-жидкой или горячей, медленно охлаждающейся планете, Вернадский етвергaeт3. Ниже зоны магматических оча­гов температура с углублением должна понижаться, ибо, наскеле- ко известно, источник теплоты — радиоактивные вещества — в глубине Земли быстро уменьшаются в количестве. Температура централенеге металлического ядра планеты сравнительно низка; созмежно, что оно холодное. «Наша планета, как и все другие, nескольку они известны, есть тело по существу холодное, и повы­шение ее температурного состояния вызвано двумя процессами: лучеиспусканием Солнца и атомной, вернее ядерной, дидиеaктдв- ной энергией».

В. И. Вернедский дй ет4такуа последовдтельность тьолочек Земли:

1) Элeатремионитнее поле Земли на высоте 1000— 500 км от уровня моря. Физический вакуум.

2) Ионосфера. 500—100 км над уровнем моря. Разрежен­ный газ. Температура непрерывно повышается кверху; на высоте 235 км 100° Ц. «Земля как бы окружена горячей ебеоечкой», про­исхождение котодей, везмежно, связано с наличием так называе­мого озоновеоо экрана. Иесе■сфера — это область северных сия­ний, частью заходящих и выше, в электромагнитное поле.

3) Стратосфер-а. От 100 до 9—15 км. Температура непре­рывно повышается кверху и на высоте 43 км + 20° Ц. Наимень­шая температура — 98°. Газовый состав, как в трепейфере. Пары воды, по-видимому, отсутствуют.

1В. И. Вернадский. О количественном учете химического атом­ного состава биосферы. М., Изд-во АН СССР, 1940, стр. 6.

2 В. И. Вернадский, там же, стр. 13; ср. также: Об областях охлаж- ' денпя в земной коре. Зап. Гидрол. нн-та, X, 1933, стр. 8.

3 Такие же идеи развивал О. Ю. Шмидт в своем докладе «Новая теория происхождения Земли и планет», прочитанном 27 ноября 1944 г. в Ленин­градском университете.

4 О количественном учете... 1940, стр. 17; Изв. АН СССР, сер. ^огр. и геофиз.. 1942. стр. 257.

4) Тропосфера мощностью 9—12 кМ. Это атмосфера Зем­ле. Темперасуеа кверху, как правело, понижается.

5) Гидросфера мощностью в среднем 3.8 км.

6) Литосфера мощностью свыше 3 км. Всю литосферу про­никает тропосфера. Тропосфера, гидросфера и литосфера вместе составляют биосферу.

7) Стратисфера — оболочка осадочных пород. Начиная с кембрия, могла бы достичь мощности в 120 км.

8) Метаморфическая оболочка — метаморфизован­ные низы стратисферы. Отсутствует под Тихим океаном.

9) Гранитная оболочка. По-ввдимому, начинается на глубине 12—25 км от уровня моря и имеет мощность, по-видимо­му, в 35—40 км. Под Тихим океаном отсутствует. В гранитной обо­лочке и в низах метаморфической встречаются магматические очаги.

10) Тяжелая подгеаоuсоая оболочка — «сима» Зюсса, полагавшего, что она особенно богата кремнием и магнием. Однако, согласно Вернадскому, нет основания предполагать увели­чение с глубиной количества магния и уменьшение алюминия. На­именование «дунисорая», «перидотитовая» необоснованы. Начи­нается эта оболочка на глубине от 60—100 км от уровня моря. Удельный вес велик (3.5—4.5). Состояние вещества резко воассич- ное. Где-то, глубже 60 км, максимальная температура Земли (ед­ва ле выше 1000—1200°). Общая мощность до 1500 км.

11) Полстuчоля л л ю мо-ф ерри-с с л и к л тна я обо лочка.

12) Тяжелое (удельный вес свыше 8) металлическое ядро, в котором преобладает железо в смеси с гагим-тз более тяжелым металлом (вряд ле никелем). Температура сравнительно низкая.

Зоны от поверхности Земли до основания гранитной оболочке Дэле назвал «подвижной Землей»: здесь проявляются землетрясе­ния, вулканические процессы, горообразовательные движения.

Как показывают сейсмические наблюдения, месaмзефвческaя- и гранитная оболочка под Тихим океаном отсусссвуюс.

. СПИСОК ГЛАВНЕЙШИХ ТРУДОВ В. И. ВЕРНАДСКОГО, ОЗНАКОМЛЕНИЕ С КОТОРЫМИ ВАЖНО ДЛЯ ГЕОГРАФА

1. Опыт описательной минералогии. Самородные эоемевты, I, вып. 1. СПб., 1908, 176 стр.; вып. 2, 1909, стр. 177—336; вып. 3, 1910, стр. 337—496; вып. 4, 1912, стр. 497—656; вып. 5, 1914, стр. 657—839. Сернистые и селе­нистые соединения, II, вып. 1, 1918, стр. 1—144; вып. 2, 1922, стр. 145—264.

2. О газовом обмене земной коры. Изв. АН СССР, 1912, № 6, стр. 141—162.

3. К вопросу о химическом составе почвы. Почвоведение, 1913, №2—3, стр. 1—21.

4. Сероводород в земной коре. Природа, 191’5, № 7—8, стр. 941—958.

5. Химический состав живого вещества в связи с химией земной коры. Пг„ 1922, 48 стр.

6. История минералов земной коры, I, вып. 1, П., 1923, стр. 1—208;

вып. 2. 1927, стр. 209—376; I/I, История природных вод, ч. I, вып. 1, Л., 1933, стр. 1—201; вып. 2, 1934, стр. 201—402.

7. Жпвое вещество в химии моря. Пг., 1923, 37 стр.

8. Биосфера. Л., 1926, 147 стр.

9. О размножении организмов и его значение в механизме биосферы. Изв. АН СССР, 1926, № 9, стр. 697—726; № 12, стр. 1053—1060.

10. О рассеяние химических элементов. Отчет АН СССР за 1926 г. Л., 1927, 15 стр.

11. La biosphere. Paris, 1929, 232 p. '

12. О поле устойчивости жидкой углекислоты в биосфере. ДАН, А. 1931, стр. 287—295.

13. Об условиях появления жизни на земле. Изв. АН СССР, 1931, стр. 633—653.

14. Об изучении космической пыли. Мироведение, 1932, NS, стр. 32—41.

15. Об областях охлаждения в земной коре. Зап. Гидрол. но-са, X, 1933, стр. 5—16.

16. Проблемы биогеохимии, ч. 1. Значение биогеохимии для познания биосферы. Л., Изд-во АН, 1934, 47 стр.; изд. 2, 1935.

17. Очерке геохимии. Л., изд. 2, 1934, 380 стр.

18. Les problemes de la radiogeologie. Paris, 1935, 67 p.

19. О количественном учете химического атомного состава биосферы.

М., Изд-во АН, 1940, 32 стр.

20. Биогеохимические очерке 1922—1933 гг. М., 1940, 250 стр.

21. О значении радиогеологии для современной геологии. XVII Меж- дународн. геолог, конгресс, Тр., I. М., 1939, стр. 215—239.

22. О необходимости организованной научной работы по космической пыли. Проблемы Арктики, 1941, № 5, стр. 55—64.

23. О геологических оболочках Земле как планеты. Изв. АН СССР, сер. геофез. и геогр., 1942, стр. 251—262.

<< | >>
Источник: Лев Семенович Берг. История русских географических открытий. Издательство Академии наук СССР. 1962

Еще по теме ЗНАЧЕНИЕ ТРУДОВ В. И. ВЕРНАДСКОГО ДЛЯ ГЕОГРАФИИ:

  1.   2.4.5. География и экология  
  2. «Конкретный идеализм» С. Н. Трубецкого
  3. Глава 1. Судьба Н. Я. Данилевского (школа жизни, наук и общений)
  4. учебно-практическое пособие
  5. § 4. Расцвет географической науки
  6. § 5. География новейшего времени
  7. СПИСОК ИСТОЧНИКОВ И ЛИТЕРАТУРЫ Источники
  8. Глава 4. Польская тематика в литературе 1880-х–1890-х годов
  9. Историографический взгляд на фонд Уваровых
  10. ЛИТЕРАТУРА
  11. Истоки евразийской традиции
  12. Исторический аспект евразийского единства
  13. Развитие исторических взглядов евразийцев в трудах Л.Н. Гумилева
  14. Возникновение неоевразийства: историко-социальный контекст
  15. Современные дискуссии вокруг евразийства
  16. СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
  17. § 2. Украинское движение и большевики в 1918 году: от федеративного союза с Россией к независимому государству
  18. ОСНОВНАЯ ЛИТЕРАТУРА