Андрей Лапо - Следы былых биосфер, или Рассказ о том, как устроена биосфера и что осталось от биосфер геологического прошлого

• Название: Следы былых биосфер, или Рассказ о том, как устроена биосфера и что осталось от биосфер геологического прошлого
• Автор: Андрей Лапо
• Издательство: Знание
• Жанр: Химия
• Год: 1987

В книге рассказывается «о том, как устроена биосфера и что осталось от биосфер геологического прошлого». Показан основополагающий вклад В. И. Вернадского в учение о биосфере и о роли жизни в геологических процессах. Большое внимание уделяется новейшим научным открытиям, в частности удивительным оазисам жизни, обнаруженным в рифтовых зонах Мирового океана на глубине 1500—3000 м.

Автор: А. В. ЛАПО — кандидат геолого-минералогических наук, старший научный сотрудник Всесоюзного научно-исследовательского геологического института имени А. П. Карпинского в Ленинграде. Специалист в области геологии угольных месторождений, биогеохимии и общей экологии. Автор свыше 80 научных работ.

---

В аридных районах, где происходит соленакопление, растения характеризуются высоким содержанием золы (до 40—55%) и необычным ее составом. Содержание натрия в золе иногда составляет 65%, хлора — до 48, SO42− — до 36, магния — до 4,5%. Сбрасывая листву, растения засоляют почву. При разложении отмершей органики NaCl, Na2SO4, MgCl2 выщелачиваются, мигрируют с водами поверхностного и подземного стока и собираются в бессточных впадинах или в Мировом океане. По подсчетам В. А. Ковды (1944), 16 млн. т солей (половина всего солевого привноса) в Аральское море поступает ежегодно из необиогенного вещества. Жизнь сбрасывает туда ненужный ей избыток солей — хлоридов и сульфатов. Эти соли выпадают абиогенно из пересыщенных растворов в соленых озерах или в отшнурованных от моря лагунах. Таким же путем образуются и отложения соды — с той лишь разницей, что натрий в этом случае в процессе миграции связывается с углекислотой воздуха. Что же касается калия, то он в процессе миграции быстро перехватывается живым веществом. Поэтому при наличии развитого растительного покрова крупные месторождения калийных солей таким путем формироваться не могут. Приуроченность крупнейшего в Союзе месторождения калийных солей — Непского — к кембрийским отложениям обусловлено, по мнению А. Л. Яншина, именно отсутствием в то время наземной растительности.

Мы рассмотрели последовательно восемь групп осадочных пород и везде находили в той или иной форме проявления деятельности живого вещества. Из всех существующих групп остались только две — обломочные и глинистые. Эти группы, как известно, образуются в результате выветривания и переотложения первичных вулканических, а также осадочных пород. Какую роль играет в этих процессах живое вещество, мы рассмотрели в предыдущей главе.

Могут ли обломочные и глинистые породы образоваться при отсутствии живого вещества? Вряд ли. Для глин это практически исключено: они слишком дисперсны, чтобы какой-либо другой механизм, помимо живого вещества, мог обеспечить столь мелкий размер слагающих их частиц («Мы не имеем на земле более могучего дробителя материи, чем живое вещество» — эти слова Вернадского хорошо известны). Они слишком дисперсны и для того, чтобы выпадать в осадок без участия живого вещества: накопление глинистых пород в биосфере происходит путем биоседиментации. При этом каждая глинистая частица неоднократно проходила через «кишечную тюрьму» многоклеточных животных. В поэтической форме эту особенность глинистых пород выразил еще Омар Хайям:

Я к гончару зашел: он за комком комок
Клал глину влажную на круглый свой станок.
Лепил он горлышки и ручки для сосудов
Из царских черепов и из пастушьих ног.

Что касается обломочных пород, то возможно, что какая-то их часть и могла образоваться абиогенно — однако, видимо, лишь наиболее грубообломочные породы.

Итак, осадочная оболочка Земли сложена горными породами, в формировании которых в той или иной форме участвовало живое вещество. Часть горных пород сложена остатками когда-то живших на Земле организмов. Это карбонатные, кремнистые породы и каустобиолиты, а частично — и фосфатные породы. Продуктами метаболизма живых организмов образованы другие горные породы — железистые и марганцевые. Наконец, для третьих роль живого вещества осуществлялась главным образом в форме деструктивной функции на стадии гипергенеза. Таковы аллиты, соли, обломочные и глинистые породы.

Однако влияние жизни на формирование земной коры не ограничивается только осадочной оболочкой. Вернадский писал: «Если количество живого вещества теряется перед косной и биокосной массами биосферы, то биогенные породы (т. е. созданные живым веществом) составляют огромную часть ее массы, идут далеко за пределы биосферы. Учитывая явление метаморфизма, они превращаются, теряя всякие следы жизни, в гранитную оболочку, выходят из биосферы. Гранитная оболочка земли есть область былых биосфер»[78].

Идея В. И. Вернадского о гранитной оболочке как области былых биосфер его современникам казалась парадоксальной. Лишь постепенно осваивалась она геологической наукой. В 60‑е годы, опираясь на идеи В. И. Вернадского, известный норвежский петрограф и геохимик Т. Ф. В. Барт (1899—1971) приходит к выводу, что «все породы, которые мы видим сегодня, когда-то были осадками… Породы видоизменялись плутонизмом, метаморфизмом, метасоматизмом, они были по крайней мере часто переплавлены и находились в форме магм и лав, но когда-то в прошлом они образовались из осадков». Осадки же, как мы уже установили, на протяжении всей геологической истории Земли формировались при активном участии живого вещества в условиях биосферы.

Концепция новой глобальной тектоники, появившаяся в последние десятилетия, показала возможный механизм формирования гранитного слоя земной коры из осадочных пород. Согласно этим представлениям земная кора океанов, подобно ленте конвейера, движется от океанических хребтов к материкам. На эту ленту и отлагаются осадки, которые, постепенно поддвигаясь под континенты, подвергаются там процессам метаморфических преобразований. В результате этих процессов следы деятельности живого вещества в метаморфических породах утрачиваются. Требуется «снятие метаморфизма», чтобы расшифровать первично-осадочную природу древнейших метаморфических пород. Больших успехов в этом отношении достигли геологи школы академика А. В. Сидоренко (1917—1982).

Если почвенный покров Земли формируется деятельностью современного нам (в геологическом смысле) живого вещества, то метабиосфера — совокупной деятельностью всего живого вещества планеты за все время ее геологической истории. Так метабиосфера становится документом развития биосферы: по ней можно восстановить все этапы развития разнородного живого вещества нашей планеты. «Вероятно, нам легче всего судить о древнейших организмах по концентрации продуктов их жизнедеятельности и прежде всего — по накоплению углеродистых, карбонатных и железистых пород», — сказал недавно выдающийся советский палеонтолог, президент Всесоюзного палеонтологического общества, академик Борис Сергеевич Соколов.

Заключение

Больше 60 лет прошло после выхода в свет «Биосферы» В. И. Вернадского. При современных темпах развития науки это огромный срок. Однако, заканчивая эту книгу, я — с некоторым даже удивлением — отмечаю, что панорама биосферы и ее окружения, созданная гением Вернадского, почти не нуждается в коррективах. Лишь открытие абиссальных сгущений жизни существенно изменило некоторые представления о биосфере.

Абиссальные сгущения играют в биосфере особую роль. Чтобы пояснить ее, прибегнем к сравнению.

Всем, наверно, известны газовые водогрейные аппараты (их ставят в квартирах, куда горячая вода централизованно не подается). В этих аппаратах есть небольшой, всегда горящий запальник, от которого зажигается большой огонь.

Абиссальные сгущения жизни — это «запальник» земной биосферы. Если когда-либо в биосфере прекратится жизнь на основе фотосинтеза — ее «большой огонь», — то в немыслимых глубинах океана сохранится автономная абиссальная жизнь — тот «запальник», от которого может вспыхнуть огонь новой жизни на Земле.

Существование абиссальных сгущений жизни расширяет возможности поисков жизни на других планетах. Если раньше необходимым условием существования биосферы считался определенный минимум солнечной энергии, поступающей на поверхность планеты, то после открытия абиссальных сгущений жизни это условие перестает быть обязательным. На холодных небесных телах, значительно удаленных от Солнца, теперь можно предполагать наличие эндобиосферы (о ней мы упоминали в конце главы I). Энергетическим источником ее существования может служить исключительно эндогенная энергия планеты (или другого небесного тела). Полыньи, предполагаемые на спутниках Юпитера, не являются обязательными. Единственным ограничением для развития жизни исходя из нашего земного опыта сейчас может считаться только наличие воды в жидкой фазе.

Однако это — область гипотез. Вернемся к фактам, установленным на нашей Земле, и, подводя итоги книги, опять используем сравнение.

В археологии существует понятие культурного слоя — так называют слой земли, образующийся на местах человеческих поселений и содержащий остатки деятельности человека. Ниже него залегает «материк» — девственная почва или горная порода.

Метабиосфера — «культурный слой» биосферы, а «материк» геологов — это первичные породы, образовавшиеся вне биосферы. Коренным образом они различаются между собой: массивные, большей частью однообразные, эндогенные породы — и в высшей степени разнородные осадочные породы и руды, слагающие метабиосферу Земли.