История возникновения учения о биосфере; Роль классической экологии

      В нем мы действительно видим передачу солнечной силы на земной поверхности. Это давление сказывается во всюдности жизни. Области, совсем и всегда ее линейные, нам неизвестны; на самых твердых скалах, в снежных и ледяных полях, в пустынных песчаных и щебневых обл-к мы всегда встречаемся с проявлением жизни. Механически сносятся туда неподвижные растительные организмы, заходят, живут и отсутствуют в них самостоятельно передвигающиеся животные.

      Птицы, звери, насекомые, паукообразные, бактерии изредка зеленые растения составляют население этих кажущихся нам  безжизненными областей. При новых условиях в течении геологических периодов развивались ранее неизвестные виды и подвиды организмов.

      В структуре этих организмов можно  узнать структуру и особенности  их предков, но в преобразованном  виде, как это необходимо для новых  специфических условий среды. Это морфологическое изменение является ничем иным как проявлением той же геохимической энергии, кот вызывает давление жизни и сказывается во всюдности жизни.

      Хотя  это движение идет кругом нас непрерывно мы его не замечаем, т.к. мы нашим взором охватываем только общий его результат – ту красоту, разнообразие форм и красок, движений и соотношений, которое нам дает живая природа. Мы видим лишь поля и леса с их растительной и животной жизнью, полные жизни водоемы и моря, пронизанную ею, только кажущеюся мертвой, почву. Временами на небольших относительно пространствах мы видим прекращение высшей растительной извне. Лесной пожар, взрыхленные, распаханные, запущенные поля, вновь образованные острова, заставшие потоки лавы, покрытые вулканическим пеплом пространства суши, освободившиеся от ледников или водных бассейнов, ее пространства, новые почвы, образовавшиеся на безжизненных скалах лишайниками и мхами, - эти другие формы бесконечных проявлений жизни на нашей планете на некоторое время образуют лишенные трав и деревьев пятна на зеленом покрове суши. Они образуют их на короткое время. Жизнь быстро входит в свои права. И зеленые травы, а затем и древесная растительность занимают утерянные или новые места. Отчасти они занимают их проникновением извне, приносом семян подвижными организмами или больше ветром, отчасти возникают от всюду в почве находящихся их запасов, лежащих в ней в латентном состоянии и сохраняющихся в этой форме иногда, по крайней мере, столетия.

        Но это проникновение семян  извне есть необходимое условие заселения, но не оно его производит. Заселение идет благодаря размножению энергии; оно идет годами, пока не будет восстановлено нарушенное равновесие. Как мы увидим, это находится в полном соответствии со скоростью передачи в биосфере жизни, передачи геохимической энергии этих живых веществ – высших зеленых растений. В этом случае, следя внимательно за заселением пустых пространств, человек может видеть то движение растекания жизни, реально ощущать ее давление, вдумываясь в него, он может созерцать движение на нашей планете солнечной энергии, превращенной в земную – химическую.

      Он  его ощущает и в тех случаях, когда ему приходится защищать от чуждого заселения нужные ему  поля или пустые пространства, тратить  на преодоление давления жизни свою энергию.

      Он  видит его и тогда, когда всматривается  в окружающую его природу, в глухую, молчаливую, беспощадную  борьбу за существование, которую ведут кругом него зеленые растения. Он видит  и ощущает действительно, как  надвигается лес на степь или как лишайниковая тундра в своем движении его учащает. Среди организмов бактерии занимают особое место. Это организованные тела мельчайших известных размеров: линейные размеры их измеряются 10 в (-4) и даже 10 в (-5) степени см. В то же самое время эти организмы с наибольшей силой размножения. Они размножаются дроблением. Каждая клетка многократно удваивается в сутки. Наиболее быстро размножающаяся бактерия производит эту работу 63-64 раза в сутки, в среднем каждые 22-23 минуты, с такой же правильностью, как откладывает яички саамка термитов или обращается вокруг Солнца планета, на которой она живет.

      Если  бы не было препятствий во внешней  среде, они могли бы создать с  непостижимой для нас быстротой  невероятные количества сложнейших химических соединений, являющихся вместилищем огромной хим. энергии.

      Этой  огромной энергии отвечает огромная быстрота их размножения. Этим путем  в течении 1,5 и менее суток бактерии могли бы покрыть тонким однослойным  покровом поверхность земного шара, которую размножением зеленые травы или насекомые одолели бы в течении ряда лет, в отдельных случаях сотен дней.

        Процесс деления неизбежно происходит  с этим теплом, если бактерия  живет в условиях жизни этому  благоприятных, в первую очередь,  если температура среды это  дозволяет. Если температура падает, быстрота чередования поколений уменьшается, и это изменение может быть выражено в точной числовой формуле. Ясно, что количество бактерий путем размножения никогда не может достигнуть к кубич. См той величины, которая определяет в нем количество газовых молекул, т.е. 2,706*10в 19 степени (число Лашмидта). Газовых молекул в 1 см кубическом, заполненный водой, будет во много раз меньше. Мы видим здесь предел размножению,

ставящийся явлениями  дыхания, свойствами газообразного  состояния материи.

Поле  устойчивости жизни – область, в  которой жизнь может достигать  полного развития. Оно подвижно и  имеет строгие границы.

        Характерным свойством живого  вещества является его изменчивость, его способность приспосабливаться  к условиям внешней среды. Так организмы могут даже в течение немногих поколений приспосабливаться к жизни при таких условиях, которые для прежних поколений были бы гибельны.

      Мы  будем принимать во внимание:

1. Температуру
2. Давление
3. Фазы среды
4. Химизм среды
5. Лучистую энергию

Это важнейшие признаки, характеризующие поле устойчивости жизни.

Максимальное  поле жизни может определятся  крайними примерами выживания каких-либо организмов.

     Максимальная  температура, которая выдерживается некоторыми гетеротрофными веществами – особенно в латентной форме их бытия например, спорами грибов, приближается к 140 градусам. Она меняется в зависимости от того, наблюдается ли организм в сухой или влажной среде.

      Еще дальше идет устойчивость при жидкой температуре. Устойчивость жизни спор бактерий в жидком водороде в течение 20 часов при -252 градусах, а споры плесневых грибов в безвоздушном пространстве не теряли жизнеспособности в течение 3 суток при температуре -253 градуса.

      Интервал  в 443 градуса, является сейчас предельным тепловым полем, в пределах которых в течении некоторого времени могут существовать без гибели и разрушения. Для зеленой растительности она едва превышает 150-160 градусов.

      Пределы давления – по-видимому, идут очень далеко. Опыты В.Г. Хопина и Г Таммана указали, что плесневые грибы, бактерии, дрожжи выдерживают давление до 3 тыс.атм. без видимого  изменения своих свойств. Жизнь дрожжей сохраняется при 8 тыс.атм. давления. С другой стороны, несомненно, что латентные формы жизни – семена или споры – могут сохраняться длительное время в «безвоздушном» пространстве, т.е при давлениях равных тысячным долям атмосферы. По-видимому, нет разницы между гетеротрофными и зелеными организмами.

      Огромное  значение волн определенной длины  лучистой энергии для зеленых растений было уже многократно указано. Оно лежит в основе всего строения биосферы.

      Зеленые организмы более или менее  быстро умирают в отсутствии этих излучений. Гетеротрофные организмы  и автотрофные бактерии – некоторые  из них, по крайней мере – могут  быть в темноте. Но характер лучистой среды этой «темноты» не изучен.

Нам известен, с другой стороны, предел всякой жизни  в области коротких волн. Опыты  М. Беккереля показали, что эти  лучи с чрезвычайно быстрым колебанием составляющих их волн убивают в течение  короткого времени все формы жизни.

      Среда, в которой они находятся, какой  является междупланетное пространство, непроходима для всех форм жизни, приспособившихся к биосфере, хотя ни температура, ни давление, ни химический характер не препятствуют нахождению в них жизни.

        Огромна область химических изменений, которые выдерживает жизнь. Открытие Л. Пастером анаэробных организмов указало на существование жизни в среде, лишенной свободного кислорода, и чрезвычайно расширило допускавшиеся раньше ее пределы.

      Установление  С.Н. Виноградским автотрофных организмов выяснило возможность существования жизни в отсутствии готовых органических соединений, в чисто минеральной среде.

      Споры и зерна, латентные формы жизни  могут находится без всякого  вреда – по-видимому, неопределенное время – в среде, лишенной газов и вполне сухой, лишенной воды.

      В то же время в пределах термодинамического поля существования жизни разные ее формы могут находится без  вреда в самых разнообразных  химических средах. Bacillus boracicola, живущий в горячих борных источниках Тосканы, может жить в насыщенном растворе борной кислоты; он свободно выдерживает 10% раствор серной кислоты при обычной температуре. Известен целый ряд организмов, главным образом плесневых грибков, которые живут в крепких растворах различных солей, гибельных для других организмов. Есть грибки, живущие в насыщенных растворах купоросов, селитр, ниобата, калия. Тот же Bacillus boracicola выдерживает 0,3% раствор сулемы, а другие бактерии и инфузории живут даже в ее концентрированных растворах.: дрожжи живут в растворах фтористого натрия. Развитие зеленых организмов требует присутствия свободного кислорода.

      Фазы  среды имеет огромное значение для проявления жизни. Сохраняется в латентном состоянии, жизнь, по-видимому, может в среде всякой фазы – жидкой, твердой, газообразной, в «безвоздушном» пространстве. По крайней мере,  показывают, что семена могут сохранятся некоторое время без газового обмена – следовательно в любой фазе в пределах теплового поля жизни. Но живой организм – в полном развитии своих функций – неизбежно связан в своем существовании с возможностью газового обмена (дыхание) и устойчивости коллоидных систем, из которых он построен.

      Поэтому, организмы могут встречаться  только в той среде, где этот обмен  возможен – в жидкой, коллоидальной, газообразной. В твердой среде они могут наблюдаться и действительно наблюдаются только в среде рыхлой и пористой, дающей возможность среды, весьма плотные, могут являться субстратом жизни.

        Мы видим здесь опять проявление  того исключительного значения  газообразного состояния материи, с которым мы не раз сталкивались в этих очерках.

Организованность  биосферы.

      Жизненная среда – монолит жизни, живая  природа – явным образом не представляет случайное, незакономерное явление. Она явным образом имеет  определенную структуру, представляет форму организованности, неизменно существующую в геологическом времени и неизменно связанное с организованностью биосферы.

      Все живые организмы тесно связаны  между собой в своем существовании  и этим путем представляют единое целое, непрерывно существующее как единое целое в течении всего геологического времени, 2-3 млрд. лет по крайней мере.

      Отражение этого единого целого в охваченной им биосфере было в течении этого  времени одним и тем же; все  время должно было выделятся приблизительно ьоже количество биогенных тел – свободного кислорода, углекислоты, гидратов окиси железа, известняков и доломитов, нефтей, каменных углей. Так как все эти функции тесно связаны с организмами определенного строения, то в общем монолите, как бы морфологически не менялись его составные части, эти химические функции  не могли быть затронуты морфологическим изменением эволюционного процесса. Морфологическое изменение должно было быть ограничено необходимостью сохранения геохимических функций.

      И в тоже время ясно, что эти функции чрезвычайной сложности не могут исполняться каким либо морфологически единым организмом – предком, могущим отражаться в окружающей космической среде столь сложным путем, каким отражается в ней современная жизнь, вся совокупность – монолит жизни

      Неотделимо  и неразрывно биосфера на всем протяжении геологического времени связана  с живым заключающим ее веществом.

      В этом биогенном токе атомов и связанной  с ними энергии проявляется резко  планетное, космическое значение живого вещества. Ибо биосфера является той единственной земной оболочкой, в которую непрерывно проникают космическая энергия, космические излучения и прежде всего лучеиспускание Солнца, поддерживающее динамическое равновесие, организованность.