Самоорганизация и неравновесные
процессы в физике, химии и биологии
 Мысли | Доклады | Самоорганизация 
  на первую страницу НОВОСТИ | ССЫЛКИ   

В.И. Вернадский. Проблемы биогеохимии. Вып.1
от 02.09.05
  
Мысли


Значение биогеохимии для познания биосферы

От автора
I. Вводные замечания
II. Биогеохимия среди наук об атомах. Организованность жизни и ее среды в атомном их проявлении
III. Изменение представлений о соотношении между организмом и средой. Среда жизни
IV. Замечания о биосфере
V. Концентрация и рассеяние жизни в биосфере
VI. Пространственная неоднородность биосферы. Диссимметрические поля живого вещества
VII. Газовые функции живого вещества. Создание тропосферы
VIII. О концентрации радия в биосфере живыми организмами
http://book-ist.ru/vernad/vern.html
От автора Предлагаемый вниманию читателя первый очерк Проблем биогеохимии был в сокращенном виде - в основной, главной своей части - сообщен Академии Наук на юбилейной ее сессии в ноябре 1932г. Так как он появляется отдельно от общего сборника докладов этой сессии, автор получает возможность вернуться к той форме его издания, какую он желал придать ему, когда он писал и обдумывал свою речь и когда он не знал ничего о предполагаемом сборнике.
По мысли автора в академической речи неправильно было бы давать только то, что уже известно из литературы - надо было в итогах академической работы за 15 лет в сжатой, но ясной форме сообщить новое, выявляющее значение той новой науки - биогеохимии, которой автор отдал последние 17 лет своей жизни. При таком понимании задач академических речей, очевидно, невозможно было вместить в одной речи без существенного понижения уровня научного изложения, достижения этой новой науки, с их новыми методами работы и с необычной для биолога постановкой тем и понимания окружающего, при условии, когда биогеохимические концепции только входят - но еще не вошли - в научное понимание реальности.
Биогеохимия в атомном аспекте научно охватывает изучение жизни в строении нашей планеты; понятно поэтому разнообразие и глубина, близость к нам проблем, ею вызываемых.
Автор остановился поэтому на мысли дать в трех-четырех очерках некоторые главные результаты биогеохимической работы, которые как раз были достигнуты за последние пять лет и которые теснейшим образом связаны - созданы в значительной мере - в научной среде нашей страны и нашей Академии Наук в частности.
В другом юбилейном сборнике, освещающем научную работу десятилетия 1917-1927 годов, автор коснулся генезиса биогеохимических идей в нашей стране (См. В. Вернадский. Геохимия в Союзе. 1917-1927. Наука и Техника в Союзе 1917-1927. т.I. M. 1927 (Перепечатывается в печатающемся сборнике моих статей Биогеохимические очерки, I)).
Теперь через пять лет можно попытаться свести полученные результаты.
Для первого очерка автор ограничил свою задачу только одной областью биогеохимических исканий - геохимического влияния жизни на геологические процессы - влияния ее на создание среды жизни биосферы.
При этом и здесь он должен был сузить свое изложение, не жертвуя глубиной. Он остановился только на проблемах этого рода, затронутых в Биогеохимической лаборатории Академии Наук.
Он надеется, если обстоятельства позволят, в следующих очерках пойти дальше в выяснении проблем биогеохимии и, выявив ее значение, возбудить сознание необходимости итти этим путем научной работы в нашей стране.
1933
I. Вводные замечания
1. Биогеохимия - новая большая отрасль геохимии, изучающая влияние жизни на геохимические процессы, связывает по-новому науки о жизни с геологией и с науками об атомах.
Работая в этой области с 1916г., за год до революции, и подводя здесь итоги работы в одном из главных ее отделов, я почти не выхожу за тот 15-летний период существования Союза, за который Академия хочет дать на отдельных примерах обзор своей деятельности.
Пока только в нашей стране существуют организации, центры работы, биогеохимического характера. Таковы Биогеохимическая лаборатория при нашей Академии Наук, начавшая работу пять лет назад в 1928г., и Биогеохимический отдел Московского государственного Океанографического института в Ленинграде с лабораторией в с. Полярном на Мурманской биологической станции, начавшей более правильную работу в этом году, но основанной в 1931г. Часть нашей работы связана с Государственным Радиевым институтом и помощь нам оказана Комитетом по химизации и Украинской Академией Наук. Нужно не забывать, что все эти центры научной работы маломощны и медленно развиваются.
Мне представляется несомненным, что интерес к этой области знаний увеличивается сейчас и на Западе. Летом 1932г. я сделал, по предложению зоолога проф. А. Кюна в Геттингене в его институте доклад о биогеохимических проблемах для биологов, и в Институте проф. Гольдшмидта там же. Если обратить внимание на научную литературу, ясным становится, как быстро подымается интерес к этим вопросам, как быстро растет относящаяся сюда литература и увеличивается в мировой научной работе количество относящихся сюда новых точных фактов - единой и всегдашней основы всякого научного знания.
2. Говоря об основных достижениях и охватах биогеохимий в нашей стране, выясняя ее значение в современной мысли, я все время неизбежно должен буду конечно по существу дела считаться главным образом с работой и исканиями академической лаборатории. Биогеохимия, так же как геохимия, может изучаться в трех аспектах: во-первых, с биологической стороны - ее значения для познания явлений жизни, во-вторых, с геологической стороны - ее значения для познания среды жизни, т.е. прежде всего биосферы, и в третьих, в связи с ее прикладным значением, которое может быть научно сведено к биогеохимической роли человечества. Хотя работа нашей лаборатории, главным образом, связана сейчас с биологическими проблемами - изучаются организмы как таковые - я коснусь сегодня только вопроса о биосфере, т.е. буду говорить о биогеохимии в ее геологическом аспекте.
II. Биогеохимия среди наук об атомах. Организованность жизни и ее среды в атомном их проявлении
III. Изменение представлений о соотношении между организмом и средой. Среда жизни
IV. Замечания о биосфере
V. Концентрация и рассеяние жизни в биосфере
VI. Пространственная неоднородность биосферы. Диссимметрические поля живого вещества
31. В строении биосферы есть очень яркая и глубокая особенность, связанная с явлениями жизни, которая до сих пор нигде в другой области на нашей планете не встречена. Пространство, охваченное живым организмом или соединениями, им созданными во время жизни, обладает особым состоянием, которое было неудачно названо Л. Пастером диссимметрией.
В полях жизни, т.е. внутри тела живых организмов и в меньшей степени в остатках соединений, из них происходящих, в органогенных минералах, в которых сохранились продукты, выработанные жизнью, резко проявляется преобладание правых или левых явлений. Обычно правых. Это преобладание нередко таково, что для того же самого вида организма или даже для одного и того же индивида для одних явлений преобладает правизна, для других левизна. Это отсутствие тождественности правизны и левизны проявляется не только в свойствах материальной среды, но и в физиологических функциях организмов, например, в их питании, в движениях. Красной нитью через все соприкасающееся с организмом проходит - в бесчисленных самых разнообразных формах - это свойство живого вещества в такой степени, что совершенно законно и точно можно говорить об особом состоянии пространства, занятого организмом в процессе жизни или же об особом свойстве жизни делать заметными право-левые свойства пространства биосферы, которые другими природными явлениями в ней не вскрываются. Какое из этих двух возможных объяснений верно - это первая задача, которую может и должно разрешить биогеохимическое изучение жизни. Отлично ли реально пространство живого от косной природы или же все пространство биосферы одинаково диссимметрично, но жизнь может делать видными в нем такие свойства, которые не проявляются в нами изучаемых физико-химических явлениях? К этому последнему пониманию склонялся Пастер. Очевидно, решение этой проблемы имеет огромное не только научное, но и философское значение - но оно может быть дано только научным опытом и наблюдением.
Правизна и левизна проявляются в жизненных явлениях, как в случаях, связанных с кристаллохимическими процессами, так и в случаях от них независимых - как, например, та правизна и левизна, всем известная, которая так характерна для организма человека. Это явление выражается в самых глубоких процессах организма - в клетке, в зародыше, в яйце и в живчике, еще глубже в строящих организм соединениях. Когда эти тела кристаллизуются, можно различать их правые или левые кристаллические решетки, когда это тела коллоидальные, аморфные или жидкие, можно видеть их оптическую вращающую способность или особую структуру холестерических и подобных им отвечающих форм. В обоих случаях эти явления сводятся на винтовое, спиральное правое или левое распределение атомов. В кристаллах, в коллоидах, в жидкостях, созданных жизнью, отсутствует центр и плоскость симметрии. Это явление, однако, не связано с кристаллической симметрией, ибо, в противоречие с ней, тождественность правых и левых антиподов исчезает - появляется нарушающая симметрию или вскрывающая ее своеобразная причина - жизнь; наблюдается резкое преобладание одного из антиподов, правого или левого - такое строение выявляющее. Правизна или левизна организма нарушает симметрию таких тел.
Основываясь на этом частном случае нарушений кристаллической симметрии Пастер и назвал это явление диссимметрией.
В биосфере такие свойства наблюдаются только в организмах и отражаются в уменьшенном виде в некоторых органогенных минералах. В прочем косном веществе биосферы их нет. Неизвестны они и в других земных оболочках.
32. Эмпирически в биосфере можно различить две, вернее три разных материальных среды, три состояния отвечающего ей пространства. Пространство, занятое биосферой, представляется разнородным: во-первых, пространство живого вещества с резко выраженной правизной или левизной, характерной и определенной в пределах вида организмов или другой их морфы. Один из антиподов преобладает; рацемические разности тел редки, а вероятнее не существуют. По-видимому, в пределах морф индивидуально существуют всегда оба антипода - но в резко разном количестве.
Все живые организмы отвечают такому пространству. В сгущениях жизни в биосфере, например, в планктонной пленке оно преобладает (или жизнь делает это свойство пространства особенно видным). Другое состояние пространства отвечает некоторым органогенным минералам, минералам углеродистым, всегда являющимся продуктами жизни: нефтям, углям, асфальтам, гумусам. В них разделены антиподы и это выражается в том, что в природных физико-химических процессах ход реакций вправо и влево различен, как это может быть выявлено, например, на фигурах разъедания этими телами сторонних жизни природных кристаллов, обладающих центром или плоскостью симметрии. В биосфере нам неизвестны раздельно собранные антиподы, правые или левые, которые образовались бы вне участия жизни. Они разделены только в этих остатках жизни, где сохранились неразрушенными тела, образовавшиеся в то время, когда организмы, давшие органогенные минералы, жили. В этой уже мертвой среде, в каменном угле например, новые проявления диссимметрии уже не возникают: этим они отличаются от состояний пространства, характеризуемых жизнью. И, наконец, все остальное косное вещество, строящее биосферу не дает никакого указания на отличие правизны от левизны. Это третье состояние пространства в биосфере.
33. Особое состояние пространства, занятого жизнью в биосфере распространяется на пространство-время. До сих пор неизвестно ни одного случая, где бы такие состояния пространства были получены какими-нибудь, не связанными с жизнью, геологическими процессами. Согласно принципу Реди (1 Ср. W. Vernadsky. Geochemie. t., 1930, p. 223) организмы, размножаясь, создают новые отдельные - в общем мелкие, в совокупности значительные - части такого пространства. Размножение организмов есть единственный источник его появления в биосфере. Так создается непрерывность этого пространства во времени: оно непрерывно возрождается, создается в биосфере из себя.
34. Научная теоретическая мысль только подходит к области этих явлений. Это почти непочатое поле процессов, которые мне представляются затрагивающими основные проблемы естествознания. В физике крупнейшим обобщением здесь является обобщение П. Кюри, приводящее к понятию о состояниях пространства. Оно гласит, что всякое диссимметрическое явление может произойти только от геометрически такой же диссимметрической причины. В основе - это эмпирическое положение, но по своей общности и отвлеченности оно должно для натуралиста в его реальном мире иметь значение аксиомы.
Путь, проложенный Кюри, остался не тронутым.
К сожалению, вопрос о правизне и левизне в общей форме и в форме органогенной диссимметрии еще менее глубоко охвачен философской мыслью и математическим анализом, даже в его обычной, выявленной учением о кристаллической симметрии форме, чем столь мало философией затронутая проблема симметрии.
Прав один из немногих геометров, занимавшийся этим вопросом с геометрической точки зрения, Эдуард Штуди (E. Study. Archiv d. Mathem. u. Physik. 21, M., 1913), указывающий, что это явление имеет в основе для нас аксиоматический характер; может быть поэтому оно не было учтено в философской критике понятия пространства и в математическом его понимании. Но едва ли может быть сомнение, что упущенное в философской мысли свойство Космоса, выражающееся в правизне и левизне пространства-времени, столь основное, что должно сказываться на всех выводах философии и метафизики природы и ослаблять реальное значение этих выводов для натуралиста.
35. Для биогеохимии эта проблема разнородности пространства биосферы, или выявления жизнью такого свойства пространства биосферы, которое не отзывается в других физико-механических и химических способах ее изучения - имеет первостепенное значение и не может быть оставлено в стороне.
Что значит для систем разнородных равновесий, к законам которых могут быть сводимы биогеохимические процессы, резкие проявления одного из антиподов, проявления правизны или левизны в продуктах реакций? Это значит, что в них играет наряду с температурой, с давлением, с химическим составом, с фазой вещества, как равноценный фактор, влияющий на ход процесса - органическая диссимметрия Пастера. Общность явления заставляет думать, что этот аспект биогеохимических процессов, т.е. существование для них особого нового параметра физико-химических равновесий, отличает их от обычных геохимических процессов.
Поэтому, вопрос о диссимметрии жизни был поставлен нашей лабораторией при самом ее зарождении, но, к сожалению мы не могли до сих нор получить, несмотря на наши старания, нужных средств, В сущности небольших, для того, чтобы поставить эту работу.
Для первоначальной работы их надо немного: сейчас это девственное поле работы и прежде всего надо выявить, что известно. Никто этого не знает, так как огромный, рассеянный в литературе запас случайных наблюдений не собран и не систематизирован. Нельзя, конечно, считать удобными для нашей работы издания вроде сводки Т. Кука (Т. Cook. The curves of life. L., 1914), где этот вопрос затронут случайно.
К этому году вышла новая очень важная сводка о правизне и левизне в животном царстве зоолога В. Людвига (W. Ludwig. Das rechts-links Problem in Thierreich. L., 1932).
Несмотря на ее неполноту, мне кажется, со мной согласится всякий биолог, что книга эта имеет большое значение, ибо она вскрывает впервые глубину, общность, разнообразие этих проявлений в строении и биологии животных, их по существу загадочность, манящую мысль.
Такая же работа должна быть сделана в аспекте биосферы. Никогда еще этого не делали, но насколько я вижу из имеющихся данных, мы встретимся здесь с явлениями очень большого значения. Наряду с этой сводкой, исполнить которую важно, есть другая проблема, требующая неотложного решения, - это выявление опытом и наблюдением смены правизны и левизны в обычный период одного и того же вида или в разных биоценозах или в разном времени - в частности, времени геологическом. Есть ряд фактов, на которых я здесь останавливаться не могу, которые указывают, что один и тот же вид в течение геологического времени меняет свой право-левый характер и в то же время есть ряд указаний, когда, для одного и того же водоема для водных организмов резко менялся в историческое время правый характер на левый или обратно.
Эти явления имеют огромный интерес с точки зрения биосферы, ее организованности и может быть они связаны с большими биосферными процессами, в которых не исключена возможность и проявлений космических.
Мы видим на этом явлении, что изучение биогеохимии может внести новые выявления и новые проблемы не только в исследование жизни, но и в исследование строения Космоса. То же ясно сказывается и в другой области, к которой я перехожу - в газовом проявлении организмов в биосфере.
VII. Газовые функции живого вещества. Создание тропосферы
VIII. О концентрации радия в биосфере живыми организмами
В.И. Вернадский. Проблемы биогеохимии. Вып.1. Значение биогеохимии для познания биосферы. Л., 1934
http://publ.lib.ru/ARCHIVES/V/VERNADSKIY_Vladimir_Ivanovich/_Vernadskiy_V.I..html

  


СТАТИСТИКА