Александр Перельман - Биокосные системы Земли

• Название: Биокосные системы Земли
• Автор: Александр Перельман
• Издательство: Наука
• Жанр: Экология
• Год: 1977

Живые организмы и неорганическая (косная) материя на Земле тесно связаны между собой и образуют в совокупности различные сложные природные системы, которые В. И. Вернадский назвал биокосными. В книге биокосные системы рассмотрены с позиций геохимии.

Характеризуя почвы, подземные воды, биосферу и другие биокосные системы, автор рассказывает не только о том, как перемещаются атомы в этих системах, но и как происходит при этом превращение энергии, изменение информации. В последнее десятилетие изучение биокосных систем приобрело особенно большое значение в связи с проблемой охраны природы и загрязнения окружающей среды. Этим вопросам также уделено внимание.

---

А. И. Перельман Биокосные системы Земли

АКАДЕМИЯ НАУК СССР

Ответственный редактор

доктор геолого-минералогических наук А. В. Щербаков

От автора

Биокосные естественные тела характерны для биосферы. Это закономерные структуры, состоящие из косных и живых тел (напр., почвы), причем все их физико-химические свойства требуют — иногда чрезвычайно больших — поправок, если при их исследовании не учтено проявление находящегося в них живого вещества.

Б. И. Вернадский

Стремительно развивается естествознание в нашу эпоху. И то, что еще недавно казалось новым, значительным и важным, порой воспринимается уже как вчерашний день науки, достояние истории. Но наряду с быстрым «старением» знания наблюдается порой и обратное явление — возрастание роли представлений, идей, высказанных еще в прошлом столетии. К их числу мы относим понятие о биокосных системах Земли, становление которого связано с именем В. В. Докучаева. Миновало столетие с тех пор, как увидели свет первые труды ученого, науки о Земле изменились неузнаваемо, но роль докучаевских открытий не уменьшилась, а, наоборот, сильно увеличилась, и его идеи заняли почетное место во многих науках.

Значение научного подвига Докучаева легче выразить в терминах нашей эпохи, когда существуют общая теория систем и кибернетика, эти ровесники революции, происходящей в естествознании и технике.

Современники связывали с именем В. В. Докучаева в первую очередь создание нового понятия о почве, заложившего основы почвоведения. Почва оказалась первым типом особого класса природных систем земной коры, которые ученик Докучаева В. И. Вернадский позднее назвал биокосными. Биокосные системы играют огромную роль в механизме природы и жизни человечества, для них характерно взаимопроникновение и тесная связь между живой и неживой (косной) материей.

В. И. Вернадский увидел на нашей планете множество биокосных систем. Ученый подробно охарактеризовал самую крупную из них — биосферу, которая сейчас привлекает большое внимание.

К биокосным системам относятся и многие другие образования земной коры. Так, уже в начале XX в. была установлена биокосная природа коры выветривания, илов. Автор книги обосновал понятие о водоносном горизонте как биокосной системе. К более высокому уровню организации относятся артезианские бассейны подземных вод, моря и океаны. Характерно, что все эти системы изучаются разными науками, порой достаточно далеко отстоящими друг от друга в официальной классификации знания. Так, почвоведение относят к наукам биологическим и сельскохозяйственным, учение о ландшафтах и океанологию — к наукам географическим, изучением подземных вод занимается гидрогеология, илов — литология. Что же касается учения о биосфере, то оно пока еще официально «не приписано» ни к какой науке.

«Ведомственная разобщенность» наук, изучающих биокосные системы, не мешает этим системам обладать многими общими свойствами. Это и позволяет рассматривать биокосные системы в целом с единых позиций. Такая методология разработана геохимией. Она заключается в анализе биокосных систем на атомарном уровне, в изучении свойственной им миграции химических элементов.

В работе над книгой автора поддерживало убеждение, что ознакомить широкие круги читателей с биокосными системами необходимо. Особенно теперь, когда остро стоит проблема «Человек и окружающая среда». Сложности задачи был противопоставлен тот принцип в работе, который всегда выручает ученых и о котором говорил И. П. Павлов, — последовательность. Автор старался рассказать о каждой биокосной системе в отдельности, а потом уже установить и общие черты этих систем. И конечно, надо было начинать с того, как Докучаев открыл почву.

Почва — особое природное тело

Термин «почва» существовал на многих языках до работ Докучаева. Однако под ним подразумевались разные понятия — рыхлые продукты разрушения горных пород (в геологии), пахотный слой (в агрономии), любая поверхность суши вплоть до городской мостовой (в санитарии) и т. п. Этот старый и достаточно неопределенный термин В. В. Докучаев использовал для наименования открытого им особого природного тела. Было это в 70-х годах прошлого века.

Окончив в 1871 г. естественное отделение физико-математического факультета Петербургского университета, Докучаев стал сотрудником вновь учрежденной кафедры геологии.

Профессора Петербургского университета Д. И. Менделеев, А. Н. Бекетов, А. В. Советов, А. М. Бутлеров, А. А. Иностранцев и др. уделяли много внимания сельскому хозяйству, принимали участие в деятельности Вольного экономического общества (ВЭО). В 1877 г. общество обратилось к Докучаеву с предложением изучить черноземную полосу Европейской России. В. В. Докучаев был одним из немногих геологов, изучавших молодые (четвертичные) ледниковые, речные и прочие поверхностные отложения Русской равнины. С геологических позиций почвы в то время относились именно к этим образованиям, и не удивительно, что выбор ВЭО пал на Докучаева.

За 6 лет (1877—1882) Докучаев обследовал огромные пространства юга России, от Бессарабии до предгорий Урала и от долины Оки до побережья Черного моря и Северного Кавказа. К изучению чернозема он подходил не с каких-либо конкретных практических позиций (например, агрономических), а как натуралист-геолог, т. е. изучал червовом как особое природное явление. Докучаева интересовали состав и свойства этой почвы, ее зависимость от рельефа, климата, растительности, подстилающих пород.

Василий Васильевич ДОКУЧАЕВ (1846—1903)

В результате исследования чернозема Докучаев пришел к выводу, «что почва есть такое же самостоятельное естественно-историческое тело, как любое растение, любое животное, как любой минерал, что это естественно-историческое тело должно изучать прежде всего как таковое, не преследуя каких-либо утилитарных прикладных целей, что оно есть результат, функция совокупной взаимной деятельности следующих агентов-почвообразователей: климата данной местности, ее растительных и животных организмов, рельефа и возраста страны или абсолютной ее высоты, наконец, подпочвы (т. е. грунтовых материнских пород). Как всякое естественноисторическое тело, почва имеет свое прошлое, свою жизнь и генезис»[1].

Подобный взгляд на почву явился крупным открытием, которое привело к возникновению новой естественно-исторической науки о Земле — почвоведения. По мнению В. И. Вернадского. чернозем сыграл такую же роль в развитии почвоведения, как кальцит в кристаллографии, лягушка в физиологии и бензол в органической химии.

Создание новой науки о почве было подготовлено развитием естествознания. Предшественниками Докучаева называли русского ботаника Рупрехта, немецких ученых Фаллу и Берендта и др. В их трудах, писал Б. Б. Полынов, можно найти в отдельности почти каждое положение о почве, развитое в дальнейшем Докучаевым. Однако в них не было того синтеза, который осуществил Докучаев, установив сложное строение открытой им биокосной системы, создав представление о почвенном профиле, доказав принципиальное отличие почвы от материнской породы, рассмотрев почву как функцию ландшафта. «Такого представления о почве до Докучаева никто не давал. Такой почвы до Докучаева никто не знал», — говорил Полынов в своем докладе, посвященном 100-летию со дня рождения ученого[2].

«Работы В. В. Докучаева являются одним из ярких примеров того стихийного и в то же время глубокого проникновения в диалектику природы, которое характеризует творчество всех великих натуралистов — классиков естествознания», — отмечал Полынов[3].

Успехи новой науки были обязаны не только таланту Докучаева, но и его огромной воле, невероятной трудоспособности и целеустремленности.

Блестящий лектор, Докучаев хорошо понимал, как важно для новой науки было создание специальной кафедры почвоведения. Ему не удалось добиться этого в Петербургском университете, но он все же создал такую кафедру на окраине тогдашней России, в Ново-Александрийском (ныне город Пулавы, Польша) институте сельского хозяйства и лесоводства, которым стал руководить с 1892 г.

В 1894 г. Докучаев основал первую в мире кафедру генетического почвоведения, заведовать которой поручил своему ближайшему помощнику Н. М. Сибирцеву. Подготовка почвоведов нового профиля началась. Докучаев много сил уделял институту, работал с колоссальным напряжением (по 18 часов в сутки) и добился резкого изменения системы преподавания. Слава об институте распространилась по всей стране. Из стен его вышли многие известные почвоведы, ученики Докучаева.

Бурной энергии Докучаева хватало и на развитие теоретических основ почвоведения, и на преподавательскую деятельность, и на организацию крупных экспедиций по обследованию почв. В 1882 г. Нижегородское земство пригласило ученого обследовать почвы губернии, в 1888 г. начались аналогичные работы в Полтавской губернии.