О чем говорят и молчат почвы

Тюрюканов Анатолий Никифорович

Поразительным является тот факт, что фундаментальные концепции или теории имеют многочисленные выходы в практику наших дней и особенно в самую ответственную ее область — планирование крупных акций людей, народов и человечества в целом на обозримое будущее, что крайне важно в связи с возникновением главной диалектической проблемы “Биосфера и человечество”. Совершенно очевидно, что взаимодействие естественноисторического подхода к анализу биосферы и исторического подхода к анализу развития общества приведет к синтезу новой, соответствующей началу третьего тысячелетия концепции, которая, несмотря на значительную новизну и актуальность, сохранит в качестве основного звена исторический метод.

Таким образом, теоретической основой научного разрешения главной проблемы грядущего тысячелетия, — проблемы “Биосфера и человечество” станет биосферное естествознание, включающее

учение о человеке (человечестве). И тем сильнее наша гордость за то, что у основания этой науки стоят два великих русских ученых, два крупнейших натуралиста — В. В. Докучаев и В. И. Вернадский.

* * *

Наша планета, несущаяся в космическом просторе вокруг Солнца в великом безмолвии и фантастическом холоде, состоит из нескольких оболочек — геосфер. Некоторые из них имеют физико–космическое происхождение, некоторые — порождены планетной историей, как всегда имеются переходные и смешанные варианты. Всем известно значение озонового экрана, сантиметровой оболочкой охватывающего нашу планету. Лежащий под ним воздушный океан разделен на несколько сфер. Легкая газовая геосфера — атмосфера — планеты подстилается жидкой оболочкой — гидросферой. Две трети площади Земли занимает соленый океан, а одну треть — суша, покрытая живым веществом, на 90 и более процентов состоящим из “живой” воды. Кроме того, в структуру суши входят реки, болота, озера, ледники и почвенные воды. Твердая фаза планеты представлена литосферой, или земной корой. Ниже залегает мантия Земли. Таково статическое строение нашей планеты, имеющей радиус в шесть тысяч километров, или шесть миллионов метров. Напомним, что мощность почвы (“кожа” планеты) не превышает одного метра.

В динамическом аспекте между этими геосферами осуществляется с той или иной скоростью геохимический и энергетический обмен. Скорость круговорота химических элементов между геосферами измеряется геологическими временами, варьируя от быстрых круговоротов (десятки, сотни, тысячи лет) до медленных и очень медленных (миллионы, десятки и сотни миллионов лет). С некоторой определенностью можно утверждать, что геохимические потоки вещества и энергии и их производные — круговороты атомов — проходят только в легких оболочках планеты: газовой, жидкой и минералогически легкой домантийной части литосферы, то есть до глубины не более 30 километров. Ядро Земли не охвачено этими потокам” и круговоротами. Возникают вопросы: почему на планете Земля только верхние оболочки пронизаны потоками энергии и вещества? Где сила, приводящая все в движение? Где управляющая система этих планетарных механизмов?

На выяснение этих вопросов ученые потратили века научных поисков и размышлений. Ответ был найден только в начале нашего столетия, когда русский ученый В. И. Вернадский создал общее учение о биосфере, открыл управляющую, с кибернетической точки зрения, систему биосферы — живое вещество, которое за геологически длительное время (три–четыре миллиарда лет), захватив солнечную космическую энергию и превратив ее в энергию связи химических веществ, в корне изменило и преобразовало исходное планетное вещество в особое космическое состояние — биосферу.

Совершенно очевидно, что сгущения живого вещества на планете как по массе, так и по разнообразию определяют масштаб трансформации солнечной энергии в энергию земных химических связей. Это происходит в “живой” части биосферы — в витасфере Земли, или, что то же самое, в ее современном биогеоценотическом покрове, где живет живая жизнь. И так было всегда: следы былых витасфер мы находим в виде торфяников, пластов угля, нефти, известняков, сланцев и т. д. “былые биосферы”, по Вернадскому). В этом смысле биосфера уникальна, и она состоит из пластов былых витасфер, где некогда шли активные биогеохимические процессы, которые ныне совершаются в современной витасфере Земли на стыке твердой, жидкой и газовой оболочек планеты. Совокупность былых и современных витасфер и есть биосфера Земли — с глубин 10—30 километров до высот 20—25 километров, считая от нашей головы как от физического, и космического репера.

Биосфера Земли, по В. И. Вернадскому, — это общепланетарная оболочка, состав, структура и энергетика которой в существенных чертах обусловлены прошлой или современной деятельностью совокупностей живых организмов (живым веществом) в течение геологического времени. В отличие от биологии, изучающей живые существа и их сообщества во всем их разнообразии состава и жизнедеятельности на всех уровнях организации жизни (макромолекулярном, клеточном, организменном и др.), учение о биосфере в

трактовке В. И. Вернадского рассматривает живые организмы как нечто целое и единое, как живое вещество, то есть совокупность всех живых организмов с точки зрения их глобальной геохимической и энергетической роли в масштабе геологического времени. Деятельность живого вещества на планете создала условия для появления человечества и обеспечила его существование и эволюцию. В основе биосферы как планетарного явления лежит организованность, представляющая собой функцию взаимодействия живого вещества с энергетическими, геохимическими и информациионными потоками за время длительной эволюции Земли.

Рассматривая роль живого вещества в геологическом и космическом ракурсах, В. И. Вернадский пришел к выводу об огромной мощности биосферы (в несколько километров) и разнообразии ее состава. Особо следует оценить слова Вернадского:

“Биосфера не есть только так называемая область жизни. Это резко сказывается в ее веществе. Вещество ее состоит из семи глубоко разнообразных частей, геологически неслучайных”. Далее он выделил эти семь частей: живое вещество, биогенное вещество, косное вещество, радиоактивное вещество, биокосное вещество, рассеянные атомы, вещество космического происхождения. Отсюда вытекает, что биосфера — понятие планетарное, широкое, намного превосходящее по объему поле исследования биолога и почвоведа, которое ограничивается “областью жизни”. Вот почему при всей яркости термина “биосфера”, при всей оригинальности и глубине общего учения о биосфере его нельзя полностью отождествлять ни с “областью жизни”, ни с дисциплинами, ее изучающими.

По массе доля живого вещества в биосфере ничтожно мала, но по эффекту преобразования вещества и энергии, взятому в масштабе геологического времени, она огромна. Практически в биосфере все атомы подавляющего числа элементов периодической системы Менделеева прошли в своей истории через состояние живого вещества. Находясь в вечном круговороте, атомы не знают покоя, входя в состав то одного, то другого соединения, участвующего в больших и малых биогеохимических циклах миграции на суше, в океане, атмосфере, подземных водах и породах.

Живое вещество со своими геохимическими функциями, создав биосферу, настолько преобразовало лик Земли, что мы можем говорить об уникальности нашей планеты среди других планет Солнечной системы. Возраст Земли как космического тела оценивают в 5—5,5 миллиарда лет. Возраст находок ископаемых остатков организмов — 3—3,5 миллиарда лет. Время появления живых организмов на Земле благодаря новым отбытиям все более отодвигается в глубь геологических веков, а исходя из геохимических представлений В. И. Вернадского, жизнь на планете вечна, то есть она появилась приблизительно одновременно с возникновением Земли. И все это время живое вещество перерабатывало вещество литосферы, гидросферы и атмосферы. Естественно, что главная задача современной науки о биосфере состоит в количественной оценке основных параметров живого вещества и его работы по организации биосферы, что, в первую очередь, сводится к определению количества биомассы на суше и в океане. По приблизительным подсчетам, биомасса единовременно живущих организмов на Земле составляет 2,423х10¹² тонн, а на долю водных приходится всего 0,003х10¹² тонн. Вес растений–фотосинтетиков на Земле составляет 2,4х10¹² тонн, а вторичных организмов (животных) — 0,023 10¹² тонн. Предполагалось что биомасса микроорганизмов значительно меньше биомассы живого вещества, сосредоточенного в Мировом океане. Однако в последнее время установлено, что, несмотря на то что океан занимает две трети поверхности Земли, он почти в 1000 раз уступает суше по запасам живого вещества. С биосферной точки зрения океан — это биологическая пустыня. Окончательная, точная инвентаризация биомассы живого вещества планеты еще не проведена, но порядок величин установлен, по–видимому, правильно.

Однако важно не только оценить массу живого вещества на планете. Необходимо знать его видовое разнообразие, то есть знать, какие виды обитают на Земле, сколько и какова численность каждого вида, каков их вклад в энергетический и геохимический круговорот веществ. При этом нельзя упускать из поля зрения важнейший показатель — скорость размножения организмов. По разным оценкам в наше время на Земле существует около 3,5 миллиона биологических видов, из них на долю растений приходится около 500000 видов. Остальная часть видов приходилась на животных и микроорганизмы, учет и систематика которых далеки от завершения.