Наукова бібліотека України

Loading
ПЕРВИЧНОГО ПОЧВООБРАЗОВАТЕЛЬНОГО ПРОЦЕССА
Серия "Классики науки" - Вильямс В.Р. Избранніе сочинения Т.1

Несомненно, что рассмотрение вопроса об участии организмов в процессе развития плодородия почвы как ее качественного различия от других природных образований следовало бы начать с момента обособления земной суши, с какого момента начался процесс выветривания. Но такому началу препятствует чрезвычайно малая изученность этих процессов, и поневоле приходится ограничиваться самым общим очерком.

С самого начала такого очерка мы сталкиваемся с кажущимся противоречием с ранее’ установленным нами тезисом, что плодородие есть качественный признак, отличающий почву от горной породы и всех других природных образований на земной поверхности.

Мы до сих пор рассматривали образования поверхности земной суши, почвы и горной породы, но если мы остановим внимание на всей земной поверхности, то мы тотчас найдем другое природное образование, которому полностью присущи качественные признаки почвы, т. е. которое обладает плодородием, служит базой развития живых организмов и также служит «предметом всеобщего труда». Это гидросфера или Океан в самом широком понимании, т. е. разумея под этим понятием совокупность всех элементов гидросферы: океаны, моря, ледники, «вечные» снега, озера, реки, речки, ручьи, ключи, почвенные, грунтовые, артезианские воды (включая в эти последние и пласты нефти).

В сущности, если шире взглянуть на дело, то всемирным носителем плодородия представляется вода (Гораций), гидросфера, Океан. Она сама элемент плодородия и определяет действенность, воднорастворимость, усвояемость второго элемента плодородия, зольной и азотной пищи растений. И вся разница сводится к воде как массе в Океане и воде как пленке в почве.

Вопрос о плодородии Океана имеет огромную теоретическую важность. Если мы не будем упускать из виду разницу свойств почвы и Океана как масс, будем помнить, что, с одной стороны, мы имеем рухляковую, а с другой стороны, жидкую массы, что различие свойств этих масс должно неминуемо повлечь количественную разницу в протекании в них аналогичных процессов и что эта количественная разница не замедлит перейти в качественное различие, то мы будем поставлены перед необходимостью признать, что причина плодородия Океана есть обитание его живыми организмами, т. е. качественно та же, что и причина плодородия почвы. Другими словами, положение наше о причине плодородия почвы, выведенное диалектически, правильно, так как оно практически подтверждается в приложении к другому случаю.

Первый вопрос,'который возникает при попытке подхода к анализу проявления первичного периода почвообразовательного процесса, это вопрос о месте зарождения зачатков жизни на земном шаре. Вопрос далеко не безразличный для почвоведения. Таких областей зарождения жизни на земле две —суша и Океан.

До сих пор преобладающим надо считать взгляд, что жизнь зародилась в Океане и оттуда распространилась на сушу. Существуют даже наивные картинки-схемы, иллюстрирующие, как рогозы, камыши и другие прибрежные корневищевые высшие растения постепенно выбираются на сушу. Конечно, о таких «научных» доводах можно не говорить.

Наиболее часто приводимым доводом за океаническое зарождение жизни служит сходство химического состава минеральной части кровяной сыворотки животных с составом морской воды. Это сходство часто рассматривают как реликт исторической эволюции, сохранившийся в индивидуальном развитии

животных. Но непонятно, ^почему этот реликт не сохранился у растений, организмов, с этой точки зрения эволюционно исторически более древних, чем животные. Кроме того, реликты исторического развития, длившегося в течение геологических эпох, при индивидуальном развитии особи длятся лишь неделями и сменяются следующими, между тем как состав кровяной сыворотки надо считать постоянным в течение всей жизни особи.

Совершенно не поддается объяснению, под влиянием какого стимула в абсолютно кристаллической среде морской воды обособилось высшее выражение коллоидального состояния вещества, живая протоплазма. Наоборот, все процессы развития рухляка надлежит рассматривать как переход безводного кристаллического вещества горной породы в состояние водного коллоидального состояния рухляка выветривания.

До развития на земной поверхности зеленой растительности в атмосфере не могло быть озона, так йак содержание в ней молекулярного кислорода есть функция процесса ассимиляции углерода углекислого газа. Раз не существовало так называемого озонного экрана, то коротковолновые ультрафиолетовые лучи, входящие в состав притекающей солнечной лучистой энергии, беспрепятственно проникали до земной поверхности и пронизывали водную толщу Океана до глубины полной темноты. Ультрафиолетовые лучи убивают все живое, и ясно, что в прозрачной водной среде Океана жизнь не могла зародиться .

Зарождение жизни возможно только в ультрафиолетовой тени, т. е. под защитой нелучепрозрачных элементов рухляка выветривания или ила дна Океана. Существование всякого живого организма требует как обязательного условия удаления из окружающей среды продуктов обмена веществ организма. И чем ниже в своем развитии организм, тем требовательнее он в этом отношении, так как у него еще не развиты защитные приспособления.

Элементы земной суши вполне отвечают этому условию, так как они непрерывно промываются водой ее большого, геологического круговорота. Трение воды о дно водных бассейнов создает до некоторой степени застойность воды и худшие условия промывания.

Кроме момента удаления из окружающей среды продуктов обмена веществ, всякий организм для осуществления своего качественного признака, отличающего его от тел мертвой природы, способности размножаться, предъявляет еще два условия, наличие элементов пищи и источника энергии.

Мы в предыдущем проследили процессы обособления усвояемых форм пищи растений при протекании химического выветривания. Что касается источника энергии, то их м?жет быть три:

1.    Приток солнечной лучистой энергии, для уловления и использования которой требуется наличие пигментов сложного состава, и мы знаем, что растительные беспигментные организмы быстро погибают на солнечном свете. Предполагать наличие пигмента у первичного растительного (синтезирующего) организма нет основания. Повидимому, правильнее рассматривать пигменты как продукты длительного развития и закрепления путем «естественного отбора».

2.    Другим источником энергии может быть органическое вещество. Совершенно очевидно, что этот источник энергии для первичного организма должен быть отвергнут. Иначе мы будем принуждены сделать совершенно невероятное предположение о существовании какого-то организма раньше первичного организма.

3.    Остается единственный известный нам до настоящего времени источник энергии, это — минеральные экзотермические реакции, при которых выделяется тепло, которое беспигмент-ными микроорганизмами может быть преобразовано в форму динамической потенциальной энергии.

Такими экзотермическими реакциями могут быть выделение тепла при смачивании высохшей глины, теплота растворения

некоторых минеральных солей. Но известен и изучен ряд организмов, использующих как источник энергии реакцию окисления закисных соединений железа и марганца в высшую степень их окисления, окисную железную соль железной кислоты и окисную марганцовую соль марганцовой кислоты, и перекрестную комбинацию этих оснований и кислот; кроме того, известны организмы, использующие реакции минеральных соединений серы, водород и др. Эта группа организмов объединяется под названием хемотрофных бактерий. Повидимому, все эти хемотрофы обладают способностью усваивать свободный азот; в особенно яркой степени эта способность выражена у азотобактера.

На первый взгляд может показаться, что тот факт, что все эти хемотрофы —аэробы, стоит в противоречии с общепризнанным взглядом, что содержание кислорода в атмосфере есть функция жизнедеятельности зеленых растений. Но нельзя забывать, по меньшей мере, два других источника свободного кислорода атмосферы в те отдаленнейшие геологические эпохи, это — явления вулканизма и проникновения ультрафиолетовых лучей до поверхности земли вследствие отсутствия или слабого выражения озонового экрана. Под влиянием этих лучей и высокой температуры лавы водяной пар диссоциирует на водород и кислород. Только после того как отмирающие хемотрофы начали накоплять на поверхности каменной оболочки земного шара мертвое органическое вещество, могло начаться развитие других организмов на основе постепенного приобретения первичным организмом новых признаков в результате основного свойства протоплазмы, ее изменчивости, и закрепления нового признака путем выживания наиболее приспособленных. Изменчивость представляет неизбежное следствие твердо установленного свойства экзоэнзим, заключающегося в том, что энзима, определяющая в одних условиях синтез какого-либо органического вещества, при иных условиях вызывает распад того же органического вещества.

Дальнейшее развитие нового организма с новым качественным признаком, способностью разлагать органическое вещество, должно было неизбежно пойти в двух направлениях, анаэробном и аэробном, причем вследствие ограниченного наличия свободного кислорода явное преобладание должно было принадлежать анаэробному процессу. Таким образом, биосфера обогатилась еще двумя типами организмов, бактериями анаэробными и аэробными. Одновременность развития обоих типов бактерий представляет неизбежное следствие их взаимоотношений. Органическое вещество на границе среды, содержащей даже незначительное количество кислорода, должно разлагаться аэробными бактериями, так как они развились из аэробных хемотрофов и они уже обладают способностью образовывать аэробные энзимы, если можно так выразиться, чтобы характеризовать экзоэнзимы, проявляющие свой синтезирующий и разрушающий эффект в присутствии свободного кислорода.

Появление на земной поверхности настоящих бактерий (эубактерий в отличие от хемобактерий) должно было произвести революционный переворот во всем химизме поверхности земного шара.

В атмосфере появилась угольная кислота. Такое утверждение, основание которого выясняется из дальнейших сопоставлений, возбуждает вопрос об источнике углерода органического вещества, синтезируемого хемобактериями. Этим источником мог быть только метан. Источник метана в атмосфере совершенно ясен, он выбрасывается в воздух в огромных количествах при всяком вулканическом извержении. Происхождение метана в вулканических-газах нельзя считать совершенно ясным. Он мо>кет быть продуктом перегонки органического вещества в том случае, когда изливающаяся огненножидкая масса неглубокого происхождения, не глубже области метаморфических, гранитных пород, и когда изливаются кислые породы. Только в том случае, когда изливаются щелочные или ультращелочные породы, может итти речь о первичном происхождении части выделяемого теперь метана. Части, потому что и в случае более глубокого происхождения огненножидкая масса глубоких пород должна пройти через области метаморфических и осадочных пород.

С другой стороны, нам хорошо известны отдельные звенья хемотрофных процессов, использующих отдельные продукты вулканических процессов: водорода, метана, кислорода, сернистого водорода. Но они изучены лишь как отдельные процессы, и совсем не изучены их взаимосвязь и взаимозависимость. Но тот факт, который можно считать твердо установленным, что упомянутые процессы и в настоящее время территориально всегда совмещаются и что, кроме того, они всегда сопровождаются деятельностью железобактерий, марганцовых бактерий и свободно живущих азотобактеров, красноречиво говорит за то, что мы здесь имеем дело не со случайной суммой территориально совместных процессов, а с диалектическим комплексом биологических процессов, взаимно друг друга дополняющих и взаимно друг от друга зависящих. Такой комплекс эубактериальных процессов хорошо изучен по отношению к распаду азотистых соединений: первый член его—клубеньковые бактерии, синтезирующие азотистые вещества; второй член его — бактерии, разрушающие азотистые соединения с образованием аммиака; третий член того же комплекса— нитрозомонас, обращающий аммиак в азотистую кислоту; четвертый член — нитробактер, обращающий азотистую кислоту в азотную, и последний, пятый член всего комплекса круговорота азота — денитрифицирующие бактерии и грибы, разрушающие азотную кислоту до свободного молекулярного азота.

Если мы просмотрим элементы, входящие в круг жизнедеятельности хемотрофных организмов, то найдем почти все элементы, входящие в конституционный состав органического вещества. Углерод — метановые хемобактерии, водород — во

дородные хемобактерии, азот — хемобактерии, усваивающие молекулярный азот, сера — серобактерии, кислород — все группы хемобактерий, кроме того, железо и марганец, всегда сопутствующие этому комплексу процессов. Нехватает только (еще не открытого) хемотрофного процесса, вводящего фосфор в молекулу органического вещества.

В настоящую геологическую эпоху процессы хемотрофного синтеза органического вещества, несомненно, играют на земной поверхности подчиненную роль по сравнению с явно господствующим процессом синтеза органического вещества зелеными растениями. Повидимому, этот процесс хемотрофного синтеза нужно рассматривать как реликт отдаленнейших геологических эпох зарождения жизни на земном шаре. Этот процесс, в отдельных группировках его звеньев, можно, повидимому, проследить по всем элементам земной поверхности. Но наиболее яркого выражения и наибольшей полноты по количеству слагающих его звеньев он достигает в относительно наиболее глубоких депрессиях земной суши. И чем больше размер водосборного театра депрессии, тем больше выражены яркость и полнота всего комплекса хемотрофизма. Самое полное выражение всего комплекса рассматриваемых явлений мы встречаем в притеррасной области луговой террасы, так называемой притеррасной топи или ключевом болоте; за ним следуют приозерные котловины ледникового ландшафта, далее, окраины подов и лиманов, еще менее ярко и неполно мы видим те же явления в притеррасных областях надлуговой и коренной террасы (соленые грязи).

К областям наиболее яркого и полного хемотрофизма приурочиваются всегда отложения вивианита, фосфорнокислой закиси железа, и фосфор этого соединения принимает участие во всем комплексе химизма этих образований, что получает яркое выражение в «блуждающих огнях» притеррасных ольховых топей («лесной царь» Гёте). Блуждающие огни —результат вспышек фосфористого водорода при соприкосновении

его с кислородом воздуха, вспышек, зажигающих водород и метан, спутников фосфористого водорода. Эти газы в изобилии выделяются в течение весны из толщ притеррасных топей.

Наличие газообразного закисного соединения фосфора в области ярко выраженного развития хемотрофизма делает весьма вероятным предположение, что недостающий член комплекса хемотрофных процессов, перехода фосфора в органическое вещество, также имеется в наличии.

Трудно предположить, что территориальное совмещение всех перечисленных хемотрофных процессов, захватывающих все конституционные элементы органического вещества, представляет результат простого совпадения условий среды, а весь комплекс представляет простую сумму слагаемых. Это слишком резко противоречило бы диалектике природы.

Само собой напрашивается предположение, что вся сумма этих на первый взгляд разрозненных процессов находится в соотношениях глубочайшей взаимосвязи и взаимозависимости и что они представляют не сумму, а комплекс, подобный тому, какой представляет комплекс пяти процессов, составляющих в своей совокупности качественно новое явление, «круговорот азота».

Так и разбираемый нами ряд хемотрофных процессов представляет по всем признакам комплекс процессов, в результате взаимосвязи и взаимоотношений которых, на основе усвоения углерода метана, получается живое органическое вещество с новым качественным признаком, образованием при распаде угольной кислоты.

Пока в атмосфере отсутствовала угольная кислота, не могло быть и комплекса процессов выветривания; был только один процесс выветривания, так же как в отсутствие органического вещества не могло зародиться иной жизни, кроме хемотрофизма на основе метана и кислорода.

Атмосфера до появления живого организма состояла в подавляющем количестве из инертных газов, азота и, вероятно,

его таких же инертных спутников, аргона, неона, криптона, и из небольших количеств метана, кислорода, водорода, водяного пара и продуктов взаимодействия азота, водорода и кислорода под влиянием грозовых и тихих электрических разрядов и ультрафиолетовых лучей — аммиака и азотной кислоты.

Этой первоначальной атмосфере противостояла первичная литосфера, первичная каменная оболочка земного шара. Эта первичная литосфера могла состоять только из силикатов и алюмосиликатов. В ее состав не могли входить ни кварц, ни аморфная кремнекислота как минералы вторичного образования. Не могли также входить и карбонаты из-за отсутствия углекислоты, продукта жизни в ее уже значительно развитой фазе.

Сопоставляя состав ультращелочной первичной породы с составом первичной атмосферы, мы найдем только один ряд абиотических (минеральных) реакций. В присутствии воды в виде пара и в капельножидком состоянии, по мере охлаждения земной поверхности, и кислорода силикаты и алюмосиликаты закисей железа и марганца, которые сильно развиты, если не преобладают (особенно соединения закиси железа) в ультра-щелочных породах, должны были распадаться на свободную кремневую кислоту и окись железа и окись марганца. Так как эта реакция первоначально (до вступления в процесс азотобактера, эубактерий и грибов) протекала преимущественно в щелочной или нейтральной среде, то освобождавшаяся кремневая кислота выделялась и сохранялась в молекулярнорастворимой форме, следовательно, обладала большой подвижностью и могла легко выщелачиваться в область Океана геологическим круговоротом воды. Кроме того, в местах концентрации раствора на поверхности суши кремневая кислота могла кристаллизоваться в виде тридимита, друз горного хрусталя и т. п‘

Та же реакция вызывала и другой ряд явлений. При окислении закиси железа силикатов и алюмосиликатов и переходе ее в состояние свободной окиси железа происходит значительное увеличение объема выветривающегося минерала и, следовательно, общее разрыхление породы, и так как реакция протекает чаще всего при щелочной реакции среды, то в присутствии следов свободного аммиака образовавшиеся окиси железа и марганца приобретают высокую степень дисперсности и легко уносятся даже слабыми делювиальными потоками. В результате отлагаются мощные толщи чистой окиси железа, первичных железных руд, которые под давлением толщ позднее отлагавшихся пород могут получить кристаллическое сложение (диагенезис). В качестве элювиальной породы могут образоваться россыпи минералов первичной породы и залежи (первичного залегания) f алюмокремневой кислоты (кристаллические каолиниты) и др. Если образующаяся окись железа не может быть снесенной делювиальными потоками, то она образует многочисленные так называемые псевдоморфозы. Те же высокодисперсные окиси железа и марганца выявляются и в ряде других минералов, образующихся в кварцевых породах, отлагавшихся в результате той же первоначальной реакции. В том случае, когда молекулярный раствор кремневой кислоты, сносимый делювиальными потоками и материковым током геологического круговорота воды, быстро высыхал, он отлагал на месте своего высыхания аморфную массу кремнезема, окрашенную коллоидальным раствором окисей железа и марганца, образующим одновременно и характерную параллельно-слое-ватую раскраску (кольца Лизегенга), породу, носящую на-зва-ние яшмы. Когда слагались условия медленного сгущения того же раствора кремневой кислоты и отлагались первичные кристаллические кварциты, одновременно с ними в трещинах и жеодах (полостях) этих пород слагались условия образования кристаллов кремнекислоты, окрашенных коллоидальными примесями окиси марганца и окиси железа, друзы аметиста, кристаллы и друзы гиацинта, дымчатого кварца (окрашенного

неорганическим веществом), опала, топаза (не «благородного» топаза) и ряда других «полудрагоценных» камней.

По мере зарождения и развития комплекса хемотрофизма появились два новых могучих фактора. В результате жизнедеятельности хемотрофов, усваивающих атмосферный азот, появилась свободная азотная кислота, и в результате жизнедеятельности всего комплекса хемотрофов появилось, наряду с живыми организмами, и мертвое органическое вещество.

Появление свободной азотной кислоты нужно рассматривать как начало новой эры в жизни земной коры. Не только потому, что получился новый агент выветривания и притом агент чрезвычайной силы, значение которого мы до сих пор далеко недооценивали. Весь сложный комплекс процессов выветривания получил могучий толчок к убыстрению своего темпа, первичные породы начали распадаться со значительной скоростью под влиянием агента, которого раньше не существовало.

Но еще большее значение появления азотной кислоты состоит в том, что вместе с ней появились нитраты и под влиянием растворяющего действия той же азотной кислоты облегчилась доступность усвояемых соединений фосфорной кислоты. Очевидно, что то же появление азотной кислоты вполне обеспечивало следующую фазу развития жизни на поверхности суши всеми необходимыми катионами.

Пока на поверхности суши зарождался и развивался комплекс хемотрофизма, на что потребовался, вероятно, не один десяток тысячелетий, Океан был мертв в самом полном смысле этого понятия. Мы можем себе представить с достаточной четкостью состав воды первобытного Океана. Это должна была быть теплая, следовательно, не содержащая растворенных газов дертиллированная вода; вода, содержащая лишь небольшое количество свободной азотной кислоты. Азотная кислота получалась в результате диссоциации азотно-аммонийной соли, образующейся в атмосфере и при этих условиях нацело диссоциированной, причем аммиак целиком улетал из теплой жид-

кости обратно в атмосферу. Никаких солей, кроме солей галоидов, вода Океана не содержала. Соли, кроме солей галоидов, могли образоваться на поверхности суши при воздействии углекислоты на минералы первичных пород, а углекислоты еще не было — она могла образоваться только в процессе разложения органического вещества.

Очевидно, что в такой обстановке первичного Океана в нем зарождение жизни не могло осуществиться, даже не было условий для первичного хемотрофизма. Все процессы хемотрофизма по своему существу процессы аэробные и могут протекать только на поверхности первичной горной породы. Следовательно, они в условиях Океана могут быть только донными процессами. Но на дне первичного Океана, даже на незначи-тельной глубине, могли быть только условия анаэробиозиса.

Появление на мертвой арене первичной истории земной поверхности нового фактора, жизни, повлекло с диалектической неотвратимостью обособление его противоположности, смерти. Тот же момент количественной ограниченности биологически действенных элементов с той же диалектической неотвратимостью послужил стимулом установления еще одного единства противоположностей. Установление процесса синтеза органического вещества неизбежно вызвало и установление процесса разрушения образовавшегося органического вещества.

Процесс разрушения органического вещества может быть только энзиматическим, другими словами, реакция синтеза органического вещества необратима и протекает при термодинамических и электромагнитных условиях возможности своего осуществления только в одном направлении и с определенной скоростью. Изменить направление и скорость этой реакции можно только, изменив температуру, или давление, или напряжение электромагнитного поля, в которых протекает реакция.

В мертвой природе эти изменения достигаются или непосредственным изменением трех условий реакции, или действием катализаторов. В живых организмах те же изменения осуществляются выделяемыми организмами во внешнюю среду так называемыми экзоэнзимами. Экзоэнзимы обладают ярко выраженным сочетанием единства противоположностей, т. е. одна и та же энзима при определенных условиях обусловливает синтез определенного органического вещества; при изменении условий, определяемом развитием организма, та же энзима определяет разрушение того же органического вещества.

Свойства энзим выработались в порядке развития организмов и закрепились в порядке выживания наиболее приспособленных, так называемого естественного отбора.

Мне представляется пока преждевременным ставить вопрос о том, какие организмы развились раньше, аэробные или анаэробные.

Если внимательно проанализировать свойства энзим, вырабатываемых микроорганизмами почвы, то мы приходим к достаточно определенным выводам. Огромнейшее большинство ученых, изучающих почву, до сих пор ещё рассматривает перегной как промежуточный продукт распада органических веществ, синтезированных зелеными растениями. При современном состоянии наших знаний мы не можем оставаться при таком взгляде. Элементарный разбор общих свойств перегноя заставляет отказаться от этого взгляда как от архаизма, неминуемо приводящего в тупик непримиримых противоречий.

Все указывает на то, что перегной нужно рассматривать как отработавшие экзоэнзимы тех организмов, которые разрушают в почве органические остатки высших растений. Таких организмов в почве мы находим две группы (типа), бактерии и грибы, и в почве мы ясно различаем две группы перегнойных соединений. Эти группы уже 200 лет назад получили название гуминовой и ульминовой кислот для одной группы и креновой и апокреновой, или ключевой и ключево-осадочной, — для другой.

Ясно, что всякий организм, синтезирующий экзоэнзимы, обладающие одновременно и созидающими, и разрушающими

свойствами, должен в то же время выработать в себе способность защищаться от разрушающего действия своих же энзим.

Такую способность нужно видеть в общепризнанном свойстве полупроницаемости растительных и животных перепонок. Это свойство полупроницаемости для экзоэнзим представляет не свойство перепонок, а определяется общими свойствами экзоэнзим (эндоэнзимы, или гормоны, обладают иными свойствами).

Свойство, о котором идет речь, способность денатурироваться, т. е. переходить без изменения состава в абсолютно нерастворимое в воде состояние. Денатурирование совершается под влиянием кипячения, замерзания, старения и, главным образом, при вытеснении из солей. Все экзоэнзимы почвы — кислоты и выделяются бактериями и грибами в молекулярнорастворимом в воде состоянии. Но легко образуя в почве соли, они при вытеснении из этих солей могут образовывать с водой только коллоидальные растворы, не способные проникать через перепонки.

Насколько ясны условия освобождения среды от энзимы грибной микрофлоры, креновой кислоты, восстановлением ее в апокреновую кислоту, выпадением последней в нерастворимой форме при вытеснении ее из солей и способность микотрофной деревянистой растительности использовать апокреновую кислоту в качестве источника азота, настолько еще представляются сложными и неясными соотношения между комплексом двух типов травянистых растений и соответствующей ему почвенной бактериальной микрофлоры. Между тем при анализе комплекса первичного почвообразовательного процесса мы становимся перед необходимостью подойти вплотную к ряду процессов, в основе которых лежит железный закон единства противоположностей, и всякая попытка решения этих вопросов применением формальнодедуктивной логики неминуемо приводит в безвыходный тупик.

Несмотря на кажущуюся «отвлеченность» этих положений,

как раз они лежат в основе правильного разрешения ряда важнейших производственных вопросов.

Мы имеем два типа травянистых растений. Оба типа объединяются в одну группу признаком синтезируемого ими органического вещества, свободного от присутствия в нем дубильных веществ. Этот признак ярко отличает органическое вещество, синтезируемое зелеными растениями травянистой группы, от органического вещества, синтезируемого группой деревянистых растений, все органы которых пронизаны дубильными веществами.

Наблюдения над разрушением органического вещества, синтезируемого современной флорой, ясно указывают, что остатки деревянистой флоры разрушаются исключительно грибами. При этом процессе грибы выделяют креновую кислоту, которую, анализируя ее отношения к организму грибов, мы можем рассматривать только как типовую экзоэнзиму грибных организмов.

Одновременно, анализируя отношения креновой кислоты к петрографически^ элементам рухляка горной породы и к элементам минеральной пищи растений, мы видим, что свойства креновой кислоты находятся в противоречии с основным, качественным признаком живого организма, определять избирательную по отношению к элементам своей пищи поглотительную способность той среды, в которой или на которой он развивается.

Я сумею указать лишь очень ограниченное количество природных и искусственных веществ, которые на холоду или при нагревании не переводятся креновой кислотой в молекулярнорастворимое состояние. К таким принадлежат природное органическое вещество, кристаллический кварц, природные безводные силикаты и алюмосиликаты; из искусственных веществ — только органические вещества и прозрачная кварцевая посуда. Все остальные вещества — платина, золото, олово, свинец, всякое стекло, шлаки и непрозрачная кварцевая посуда —

легко растворяются креновой кислотой, особенно при нагревании. Поэтому всякие работы со свободной креновой кислотой крайне затруднительны. Все, без исключения, соли креновой кислоты (кренаты) легко растворимы в воде, как и сама креновая кислота. Она не летуча, хотя издает характерный специфический запах, который характеризуется то как «запах грибов», то как «запах бани», то как «запах муравьев», то как «запах скипидара».

Если мы обратим внимание на характер соотношений между группами низших зеленых растений и незелеными растительными организмами, разрушающими органическое вещество, то ярко бросается в глаза глубокая связь между низшими зелеными растениями и грибами. Эта связь прослеживается, начиная с одноклеточных водорослей, где она выливается в особенно яркую форму сожительства (симбиоза) водоросли и гриба, образующих комплексный организм. В дальнейшем эта связь не так ярка, но не подлежит сомнению.

Для выяснения, хотя бы в общих чертах, порядка появления качественно различных групп организмов на земной поверхности, нельзя пренебрегать диалектическим анализом взаимоотношений и взаимосвязи ныне известных групп организмов, высших и низших, растительных и животных, и даже не только организмов, но и отдельных органов различных организмов, которые могут оказаться результатом глубокого изменения организма под воздействием многотысячелетнего сожительства в порядке симбиоза, сапрофитизма, паразитизма или еще более сложных взаимосвязей, уже частично вскрытых системой филогенезиса. Такого рода анализ не носит никаких следов ревизионизма, но предупреждает от опасности механистической, «обратной» (если можно так выразиться, не прибегая к «дымовой завесе» иностранных слов) экстраполяции, ни в какой мере не умаляя огромных заслуг филогенезиса как исторического этапа исторического развития биологии.

Появление первичных («накипных») лишайников часто рассматривается как одна из ранних стадий развития форм жизни на земной поверхности. С этим нельзя согласиться ни в какой мере. Уже участие хлорофиллоносного растения в «организме» лишайника с очевидностью указывает на длинный ряд миллио-нолетий, потребовавших обособления зеленого растения, которое мы должны рассматривать тоже как продукт сложного симбиоза. Трудно даже грубо приблизительно составить представление о том, сколько потребовалось времени, чтобы путем выживания наиболее приспособленных наследственно закрепились те качественные признаки, которые характеризуют сложный комплекс организма даже простейшей одноклеточной зеленой водоросли. «Геологические эпохи» —вот единственная формула, которая вследствие ее беспредельной растяжимости одна способна вместить весь огромный объем процессов, с которыми нам еще предстоит столкнуться. Этой же формулой до настоящего момента довольствуется геохимия, упорно не желающая признать биохимическое направление и, может быть, поэтому бессильная в борьбе с дедуктивной логикой.

- Но в признании чрезвычайной сложности развития авто-трофной жизни растений, снабженных пигментом, лежит еще вопрос о стимуле симбиотрофизма лишайников.

Признание принципа выживания наиболее приспособленного представляет и косвенное признание принципа приспособления к условиям окружающей среды. Так как окружающая среда слагается из многогранных взаимозависимых материальных условий, то по самому существу взаимозависимости она должна находиться в процессе непрерывного изменения. Непрерывность количественных изменений неизбежно приводит к. обособлению новых качеств среды. Новые качества среды то становятся на место исчезнувших, то слагаются с ними, то усложняют комплексность материальных условий среды.

Так как мы не можем рассматривать живой организм вне взаимозависимости от условий, т. е. качества материальной среды, ибо сам живой организм представляет качество мате-

риальной среды, сложившееся в результате сложения ее количественных неизбежных изменений, то мы неизбежно приходим к признанию изменчивости как неизбежного, неотъемлемого* свойства организма и самого организма как неотъемлемого условия среды, развивающегося, т. е. изменяющегося не только под влиянием мертвых (абиотических) условий среды, но одновременно и под влиянием живых (биологических) условий той же минеральной среды. Другими словами, мы приходим к при-> знанию абиотических (мертвых) условий материальной среды и ее биологических (живых) элементов лишь различными формами движения одной и той же материи.

Рассматривая с этой точки зрения растительную группу лишайников, мы приходим к определенным заключениям. Мы видим два типа растений, водоросль и гриб, находящихся в состоянии сожительства, настолько тесного и развитого, что оба растения представляют один комплексный организм, разъединить элементы которого удается с некоторым трудом, даже в современных (постплиоцен) условиях среды.

Один из организмов, слагающих лишайник, гриб, принад лежит к типу гетеротрофных организмов, т. е. таких, которые вследствие отсутствия в нем органов, способных поглощать световые лучи, могущие участвовать в синтезе органического вещества, принуждены черпать необходимую им энергию путем расщепления органического вещества, синтезированного иным путем. В процессе этого расщепления грибы получают и элементы пищи, причем этот способ питания не исключает способности усваивать элементы пищи и из минеральных соединений. Повидимому, грибы не способны усваивать молекулярный (свободный) азот. Но не подлежит сомнению их способность вводить молекулу (или ион?) азота из минеральных или органических соединений азота в молекулярный комплекс синтезируемого ими органического вещества, т. е. образовывать из углеводов, при наличии источника связанного азота, белки, алкалоиды и другие азотсодержащие соединения.

Качество, лежащее в основе способности синтезировать белки (другие азотсодержащие органические вещества в этом отношении, повидимому, не изучены) из углеводов, при наличии органических соединений азота или аммиачных солей, крайне важно в биологическом отношении (не говоря о производственном его значении), так как оно дает начало новой •форме потенциальной энергии — динамической энергии, способной к превращению в организме не только в тепло, но и непосредственно в работу, без посредства какого бы то ни было механизма (в мысль, физиологические процессы и т. д.), тогда как углеводы в организме могут превращаться только в термическую энергию, которую можно превратить в работу только посредством системы рычагов (мускульная работа). Вне организма любое органическое вещество (содержащее или не содержащее азот) может быть превращено (технологическим процессом) только в термическую энергию. Способностью преобразовывать термическую энергию углевода, при наличии источника связанного азота, в динамическую энергию белка обладают только незеленые низшие организмы, грибы, актино-мицеты, бактерии и, повидимому, простейшие (протозоа).

Перед нами становится вопрос, почему сложный организм -лишайника сложился из симбиоза водоросли с грибом, а не -с бактерией. Обычное объяснение, что в слоевище гриба водоросль находит среду, способную долго сохранять воду, необходимую для водоросли, страдает механистичностью и далеко не объясняет многие детали. К тому же ведь и многие бактерии образуют так называемые зооглеи, т. е. слизистые сгустки, в которых могли бы найти подходящие условия водоросли, подобно тому как водоросли находят подходящие условия (например, у эуглены и у зеленой гидры) в слизистом теле простейших.

Ответ на вопрос несколько сложнее, хотя он также довольно прост, несмотря на то, что решает вопрос в историческом (геологическом) аспекте, а не в статическом разрезе.

В теле «первичных» одноклеточных водорослей, входящих как составной элемент в слоевище лишайника, развиты в общей клеточной оболочке лишь хлоропласт в качестве синтезирующего органа, ядро в качестве органа размножения и протоплазма в качестве органа связи между хлоропластом, ядром и оболочкой, через которую он связан и с грибницей, оплетающей снаружи клетку водоросли.

При таком вооружении клетки «первичных» водорослей,, когда в них имеется лишь один синтезирующий орган, хлоропласт, синтез органического вещества клеткой водоросли ограничен только возможностью образования растворимого углевода и уплотнением его в форму не растворимого в воде углевода. Образовать же из углевода белок хлоропласт не может. Это —функция незеленых низших организмов.

В клетке (первичном структурном элементе) высших зеленых растений функция обращения нерастворимого углевода (крахмала) в состояние растворимого (ликвидация) сахара, принадлежит незеленому пластиду, лейкопласту.

Кроме того, лейкопласту присуща способность синтезировать белки при условии наличия минеральной формы связанного азота. Источником минерального азотного питания могут служить: 1) разложение органического вещества аэробными бактериями, одновременно служа и источником зольной минеральной пищи зеленых растений; 2) усвоение молекулярного (свободного) азота аэробными (азотобактер) и анаэробными (клостридиум) бактериями и 3) усвоение молекулярного азота клубеньковыми бактериями (бациллус радицикола).

Признание за хлоропластом функции только синтезировать воднорастворимые углеводы (моносахариды) и уплотнять их в нерастворимые в воде углеводы (полисахариды) и отсутствие у хлоропласта способности обращать в растворимое состояние (мобилизовать) нерастворимые углеводы и синтезировать из углеводов белки (превращать термическую потенциальную энергию углеводов в динамическую форму энергии белков)

основываются на сопоставлении длинного ряда твердо установленных фактов.

Главные из них следующие: сложение так называемого алеу-ронного слоя односеменодольных растений из сплошного сплетения грибницы (гифов) алеуронного гриба, функция которого состоит в мобилизации запасов крахмала и белков эндосперма семени (плода) односеменодольных. Существование ряда -семейств растений (хорошо изучены вересковые и орхидейные), у семян которых отсутствует алеуронный слой и семена которых способны образовывать проростки только при условии наличия в среде прорастания грибницы или спор определенных, узкоспециализированных низших грибов и яркокислой (pH = 4,0 — 5,0) реакции (вересковая земля садовников). Подавляющее преобладание среди растений земной суши, развивающихся на почвах с кислой реакцией, микотрофного типа зольного и азотного питания (свыше девяти десятых флоры суши земного шара — все деревянистые, все вересковые, все орхидейные, все лилейные, все папоротниковые, все хвощи, все плауновые, все цикадовые, все пальмовые, все амариллисовые, большинство злаков, осоковых, ситниковых). Широкое развитие бак-териотрофного питания (развитие специфической аэробной бактериальной флоры в ризосфере высших растений в анаэробной среде) и альготрофного питания у земноводных растений (рис.— Oryza sativa).

Совершенно ясно, что господствующее у нас архаическое направление «классической» физиологии растений и возникшее на ее основе «учение о минеральном питании растений», подменяющее собой широкое понятие «биологической химии» («школа» акад. Д. Н. Прянишникова), представляют научно недопустимое упрощенчество, вытекающее из грубейшей механистической «экстраполяции», допускающей без всякого основания, что минеральное (и азотное) питание растений (всех?) происходит по типу гетеротрофизма (правильнее, раздельного симбио-трофизма). На основе небрежения этим последним термином

(спор не о словах, не «схоластический», а о принципах, которые скрываются за древнегреческой фразеологией и от которой формальнодедуктивная логика не становится «научнее», а остается добрым старым «здравым смыслом», или, выражаясь точнее, обывательской «логикой», возведенной в принцип) агрохимия твердо стала на почву объяснения свойствами мертвого минерального рухляка избирательной поглотительной способности живых организмов*

Кажущийся сдвиг с мертвой точки агрохимики склонны усматривать в признании поглощающего «комплекса» («школа» акад. К. К. Гедройца, ВИУАА), минерально-гуматного (причем «комплекс» понимается как «сумма»). Здесь уже привлечена древнеегипетская фразеология. Но «хюмос» в переводе означает плодородие (Э. Б. Шёне), и отождествление понятия «плодородие» с понятием «перегной» принадлежит А. Тэеру, и прогресс, вложенный в понятие «поглощающий комплекс», того же порядка, как «гумусовая» теория Тэера, исправленная и дополненная «органо-минеральной» «матьер нуар» Л. Грандо и Эггертца. Насколько далека агрохимия от правильной биологической концепции о почве, видно из того, что до сих пор еще сохранился взгляд Э. Вольфа на органические остатки как на «случайную» примесь к почве, и аналитики теряют немало труда и дорого оплачиваемого времени на выбирание из навески почвы (только для определения перегноя) мельчайших корешков.

Вся совокупность изложенных фактов в их взаимозависимости и взаимоотношениях заставляет признать клетку высших зеленых растений не за первичный структурный их элемент, а за ограниченную клеточной оболочкой часть пространства, занятого телом растения, в котором протекает в симбиотическом сожительстве жизнедеятельность двух первичных элементов — организмов: хлоропласта, первичной водоросли, и лейкопласта, первичного гриба. Оба организма связаны белковой средой, протоплазмой, составляющей интерферирующую часть, повидимому, хлоропласта. Каковы биологические соотношения

указанных первичных элементов к органу размножения клетки, еще не выяснено, хотя они достаточно выявляются в процессах деления клетки и оплодотворения семяпочки.

Только такая концепция дает возможность правильно и без натяжек объяснить производственно важнейшие вопросы о причинах большой разницы в требованиях различных групп культурных растений в воде, о причинах отсутствия такой разницы у зерновых бобовщх в сравнении с зерновыми злаками, о причине необходимости дыхания для зеленых растений, о причинах различной «требовательности» различных групп культурных растений и многие другие производственно важные вопросы.

Возникает вопрос о стимуле, бывшем причиной широкого развития симбиоза первичных водорослей именно с низшими грибами, а не с другой группой гетеротрофных организмов. Стимул этот мне представляется до очевидности ясным, и он проливает яркий свет на последовательность развития организмов.

Мы уже пришли выше к выводу, что свободная углекислота в атмосфере представляет продукт распада органического вещества при жизнедеятельности гетеротрофных организмов, грибов, анаэробных бактерий и аэробных организмов.

Вопрос о том, какой тип гетеротрофных организмов, аэробный или анаэробный, развился геологически раньше, решается формулой Пастера, что «наиболее ярко выраженный противник аэробиозиса сам аэробиозис». Если мы представим сосредоточенную массу мертвого органического вещества в природных условиях, на воздухе, то с поверхности ее должен развиться аэробный процесс. Этот процесс будет поглощать весь кислород, который в силу разности потенциалов (напряжения) парциального давления кислорода в атмосфере и в массе органического вещества будет стремиться проникнуть в органическое (мертвое) вещество. Но чем больше будет стремление кислорода, тем ярче будет аэробный процесс на поверхности и тем, так сказать, плотнее будет становиться кислородный экран. Яркость

аэробного процесса может достигнуть «самопроизвольного» воспламенения органического вещества (штабели каменного угля, стога сена, кипы хлопка и шерсти и т. д.).

Но для осуществления возможности стать кислородным экраном нужно накопление слоя, хотя бы в несколько миллиметров, мертвого органического вещества.

Образование (синтез) органического вещества зелеными растениями требует, кроме притока кинетических форм энергии, кроме притока угольной кислоты, воды и кислорода, еще и наличия усвояемых форм зольной и азотной пищи растений. Все эти факторы жизни зеленых растений, кроме элементов их зольной пищи, притекают из атмосферы. Но количественный приток их зависит не только от скорости геологического круговорота воды на поверхности Земли, но и от количественного содержания в атмосферной воде главного фактора выветривания, угольной кислоты, и от содержания в ней кислорода и водорода, первичных факторов, определяющих содержание в атмосфере минеральных форм связанного азота.

В свете современных воззрений на цричины геотермического градиента Земли (распад радиоактивных элементов) мы не имеем никаких оснований предполагать какие-нибудь изменения в скорости геологического круговорота воды. Нет также достаточных оснований для утверждения о большей вулканической деятельности в течение неизмеримого времени прошлых геологических эпох, не рискуя ступить на скользкий путь экстраполяции и механицизма.

Наряду с высказанным соображением возникает следующее: могло ли произвести сколько-нибудь заметное влияние на ускорение темпа накопления органического вещества на земной поверхности ускорение геологического круговорота воды или увеличение количественного содержания углекислоты в воздухе.

Сопоставляя все то, что нам известно о синтезе живого органического вещества зелеными растениями, мы приходим

к отрицательному выводу. Кроме так называемых органогенов, в состав природного органического вещества (разумея под этим понятием не какое-нибудь специфическое соединение или группу соединений, а весь комплекс всего органического вещества всего земного шара, какого бы происхождения ни было это вещество — растительного всех типов и порядков растений, животного также всех типов и порядков, микроорганизмов, без различия растительных и животных) входят, кроме углерода, кислорода, водорода и азота, в значительных количествах кальций, калий, сера, фосфор, магний, натрий, железо, кремний, хлор, фтор, алюминий, и далее следует обширная группа так называемых микроэлементов (название не совсем правильное, ибо они таковые по отношению к обычным культурным растениям, чего мы не можем утверждать по отношению ко всем природным живым существам); таковы иод, бром, бор, цинк, литий, медь, золото, серебро, титан, мышьяк, ртуть, олово и ряд других, об участии которых мы еще не знаем (из перечисленных участие некоторых нуждается в подтверждении).

Из всех этих элементов лишь органогены легко доступны наземным (и водным) растениям. Они притекают к растениям в порядке геологического круговорота воды. Но даже и из этих элементов приток азота в связанной форме был ограничен малым содержанием кислорода в атмосфере. Молекулярный кислород в тропосфере мог быть только продуктом расщепления углекислоты зелеными растениями, так как другого источника его мы указать не можем. Потребление же кислорода в стратосфере было очень значительно. Прежде всего он должен был потребляться чисто абиотическим (без участия живых организмов) процессом. Вследствие отсутствия озонового экрана ультрафиолетовые лучи проникали до поверхности Земли как на суше, так и в области Океана. Под влиянием этих лучей первые порции кислорода (образующегося в стратосфере) должны были уплотниться в молекулы озона. Потребление кислорода этим процессом надо считать величиной постоянной,

так как по мере потребления озона на окисление азота его количество в атмосфере должно было возобновляться на основании закона действующих масс. Пока не установилось нормальное содержание озона, достаточное для образования озонового экрана, образование окислов азота в атмосфере должно было быть ограниченное, и приток связанных форм азота к земной поверхности должен был ограничиться только угле-аммиачной солью.

Вторым процессом абиотического потребления кислорода было образование перекиси водорода, содержание которой в атмосфере —величина, довольно постоянная (Э. Б. Шёне).

Биологическое потребление кислорода не всегда заканчивается образованием непрочных соединений. Как на пример такой реакции можно указать на деятельность хемотрофных железобактерий и марганцовых бактерий, окисляющих закис-ные соединения железа и марганца в формы высшего окисления, окисную железную соль железной кислоты и окисную марганцовую соль железной или марганцовой кислоты, образующих колоссальные залежи железных и марганцовых руд (красный железняк, железистые, правильнее железные, песчаники, желтые и красные охры, сьенская земля). Весьма вероятно, что и залежи боксита подобпого же происхождения.

Если недостаток органогенов может служить причиной медленности образования органического вещества на земной поверхности в начальных стадиях зарождения жизни, то роль зольных элементов не подлежит никакому сомнению.

Зольные элементу пищи растений входят в состав горных пород или в соединениях, не усвояемых зелеными растениями, или в состоянии заключенных в каменную оболочку, в виде редчайшего равномерного рассеяния.

Даже при изобилии наличия первой группы элементов они не могли послужить стимулом усиления наземной зеленой флоры в результате степени своего рассеяния во всей массе первичных щелочных и ультращелочных горных пород. К таким, в сущности, редким элементам принадлежат сера и фосфор, входящие в конституционный состав природного органического вещества.

Серу и фосфор приходится рассматривать как конституционные элементы всякого природного органического вещества. Хотя сера входит в состав молекулы лишь некоторых белков, наиболее биологически важных, но мы не можем представить себе и допустить природный синтез какого бы то ни было органического вещества при отсутствии участия серу содержащих белков. Поэтому природное органическое вещество всегда представляет сложную смесь разнообразнейших органических соединений, всегда содержащую серу. Всякое природное органическое вещество при анаэробном разложении выделяет сероводород (вернее, сернистый аммоний).

В еще большей мере это касается фосфора. По новейшим воззрениям, углеводы представляют сложные эфиры фосфорной кислоты, и так как большинство органических веществ природного происхождения представляет производные углеводов, то почти всякое природное органическое вещество содержит фосфор, не говоря о том, что фосфор, подобно тому как сера, входит в конституционный состав важнейших белков.

Сера и в особенности фосфор в первичных щелочных горных породах находится в форме чрезвычайного рассеяния.

Первичная флора поверхности суши Земли состояла из хемобактерий, эубактерий, слизистых грибов, низших грибов, первичных водорослей и лишайников. Все представители этой флоры, кроме лишайников, ютятся исключительно на самой поверхности горной породы, а незеленые и на поверхности стенок ее трещин. Большинство первичных щелочных и уль-тращелочных горных пород изобилует минералами, содержащими закисные формы железа и марганца и сернистые соединения. При абиотическом окислении этих минералов свободным кислородом, проникающим в термические трещины горных пород с водой геологического круговорота, образовывались нерастворимые окиси железа и марганца, свободная серная кислота

и сернокислая закись железа как первые фазы окисления этих минералов. Кроме того, при процессе окисления происходит значительное увеличение объема окисляющихся петрографических железистых элементов породы.

В результате получалось глубокое разрыхление горных пород, и так как при разрыхлении, вследствие разрушения части минералов, порода рассыпается по плоскостям спайности, рухляк, представляющий россыпь граненых кристаллов, обладает значительной проницаемостью (для гравитационной воды), но чрезвычайно малой влагоемкостью (для волосной воды) и отсутствием волосности.

При таком сложении породы в ней ни при каких условиях не может возникнуть восходящий ток (волосной), так как все волосные промежутки ее, образующиеся в местах соприкосновения кристаллов и удерживающие волосную воду в виде менисков, разъединены неволосными промежутками (трубки Жамена). В такой породе преобладают исключительно процессы вымывания растворимых соединений и вымывания коллоидально измельченных.

Поэтому Океан все больше обогащался коллоидально измельченными веществами (преимущественно гидратами окисей железа и марганца и аморфной кремнекислоти) и воднорастворимыми галоидными солями.

Наземная же флора также смывалась делювиальными водами и промывалась через толщи рухляка; частью она также проникала в Океан и частью оставалась в толще рухляка. Из отдельных типов наземной флоры, остававшейся в толще рухляка, не все могли найти в нем условия жизни. Прежде всего все организмы, обладающие пигментом — хлорофиллом или другим, позволявшим им поглощать свет, очевидно, могли продолжать развиваться лишь до той глубины, до которой рухляк был лучепрозрачен. Поэтому водоросли и лишайники (накипные) могли развиваться лишь до незначительной глубины. За этими автотрофными организмами следуют вообще

аэробные организмы; они сами своим аэробиозисом определяли глубину возможности своего существования согласно закону Пастера — Виноградского. Поэтому хемотрофные бактерии, аэробные эубактерии, актиномицеты, грибы и простейшие (про-тозоа) могли развиваться лишь до сравнительно небольшой глубины.

Таким образом, с глубины, различной для различных рухляков, в зависимости от конкретных для каждого рухляка условий его залегания, лучепрозрачности и кислородопрони-цаемости, в его массе могли развиваться только анаэробные бактерии при условии притока к ним мертвого органического вещества.

Наземная флора, проникшая в Океан, встретит в нем совершенно иные условия, чем те, которые господствовали в толще рухляка термического выветривания.

Нужно не упускать из виду, что от времени зарождения жизни на поверхности суши до осуществления возможности массового проникновения живых элементов суши в Океан протекли геологические эпохи.

Для осуществления возможности образования трещин первичной горной породы, т. е. ее термического выветривания, необходима смена высокой дневной температуры поверхности горной породы под влиянием притока солнечного тепла и ночного охлаждения той же поверхности под влиянием ночного лучеиспускания.

Эти условия для своего осуществления требовали охлаждения поверхности всей Земли до такой температуры, чтобы внутренний тепловой градиент не мог погашать влияния развития широтных климатических зон.

Не подлежит сомнению, что этот процесс потребовал также геологических эпох для распада радиоактивных элементов поверхностных слоев первоначальных горных пород и для погребения их мощной нерадиоактивной кремнеземистой оболочкой.

Охлаждение поверхности земли до температуры, допускавшей обособление климатических зон, повлекло за собой ряд последствий. Атмосфера освободилась от огромного содержания водяного пара, окутывавшего земной шар и не допускавшего лучей солнца до поверхности Земли (Ставровский). Значения этого момента нельзя недооценивать, это было началом притока новых форм энергии. С этого момента получила возможность начать процесс своего развития пигментная (не только зеленая) флора суши, а следовательно, развился стимул усиления бактериальной и грибной флоры, могли начать свое развитие водоросли и лишайники.

Только с этого момента получила возможность начала развития кора термического выветривания, и геологический круговорот воды стал не только обмывать поверхность суши, но и промывать развивающийся рухляк.

Тот же момент понижения температуры не мог не отразиться глубокими количественными изменениями условий Океана, а следовательно, и развития его качественных признаков.

Прежде всего освобождение атмосферы от огромного содержания водяного пара повлекло соответствующее увеличение количества воды в Океане. Установление климатических зон привело к обособлению двух мощных скоплений льда на обоих полюсах оси вращения Земли и огромных скоплений материкового льда на высочайших вершинах первобытной складчатости суши.

Мы можем утверждать, что в связи с прэцессионным вращением массы Земли количественное выражение массы льда на всей поверхности Земли —величина, почти постоянная или изменяющаяся в сравнительно нешироких пределах.

Со времени установления постоянной массы материкового льда, систематически передвигающейся по всей земной поверхности, процессы снашивания, размыва и смыва суши получили яркое выражение, и все детали и производные геологического круговорота воды получили полное оформление и развитие.

Н? менее глубоки были и изменения, происшедшие в воде дкеанов (в узком смысле слова). В результате увеличения абсолютного количества капельножидкой воды на поверхдости Земли обособилась область так называемого «глубокого моря». В результате развития процессов снашивания, размыва и смыва поверхности суши и усиления процессов физического выветривания развились так называемые «континентальные платформы», или шельфы, и обособилась область так называемого «мелкого моря», область отложения осадочных пород и, следовательно, область развития метаморфизма, преобладания диагенезиса и развития магмы, сначала ультраосновной и щелочной, а по мере развития на поверхности суши зеленых растений и кислой алюмосиликатной, сначала с преобладанием щелочей и позже — щелочных земель. Здесь же постепенно развились и процессы вулканизма.

Кроме этих морфологических изменений и их качественных функций, понижение температуры воды Океана немедленно отразилось на растворимости в ней газов. В воде Океана появился растворенный кислород, и стала возможна аэробная жизнь.

Вместе с тем в воде Океана в возрастающем количестве стали появляться воднорастворимые соединения, получающиеся вследствие преобладающего кислородного выветривания рухляка термического выветривания. При этом выветривании, связанном с образованием трещин и разрыхлением горной породы, выделялись и соединения серы, фосфора, магния, хлора, которые не могли быть использованы скудной незеленой флорой, заносимой в проницаемый рухляк.

Вносимые в Океан воднорастворимые минеральные соединения вместе с воднорастворимым органическим веществом, урываемым с поверхности суши геологическим круговоротом воды, создали вместе с преимуществами жидкой фазы лучшие условия для развития вносимых тем же путем в Океан растительных организмов суши.

Типичный признак морских организмов первых периодов развития жизни в Океане — крайне малое содержание в них кальция. В первичных горных породах кальций содержится в подавляющем преобладании в форме алюмосиликатов и силикатов, и лишь ничтожное количество его связано с фосфором и галоидами. Выветривание силикатов и алюмосиликатов осуществляется под воздействием угольной кислоты, которой едва хватало для жизни водорослей. Все количество кальция, связанное с фосфором, потреблялось на синтез белков, и все другие нужды организмов должны были удовлетворяться кремневой кислотой и органическим веществом.

В соответствии с этим мы встречаем в ранних организмах моря, диатомовых водорослях, кремневые панцыри. Преимущества жидкой фазы в снабжении организмов необходимым энергетическим и строительным материалом сказываются в том, что в то время как наземная жизнь еще ведет борьбу за обособление элементов плодородия твердой фазы — почвы, водные организмы, использующие те элементы плодородия, которых не в состоянии были использовать наземные организмы, значительно опережают в своем развитии наземные организмы.

Это сказывается в том, что уже в ранние стадии своего развит тия морская флора отщепляет ветвь морской фауны в виде ра^-диолярий, имеющих тот же отличительный признак, кремневый панцырь.

Насколько медленно шло обособление биологического круговорота вещества на материковом отрезке траектории геологического круговорота воды по сравнению с океаническим отрезком той же траектории, можно судить по тому, что морская фауна успела пройти огромный путь развития от радиолярий лерез трилобитов до ганоидных рыб, причем у всех этих организмов их скелетные части построены без участия кальция, из органического вещества, хитина и хрящевой ткани с участием кремнезема и что в то же время очень медленно развивались

8 В. Р. Вильямс

организмы с известковым скелетом, в котором как реликтовый элемент сохраняется участие хитина и хрящевой ткани.

В течение геологических эпох развития этих организмов шла упорная борьба наземной флоры за обособление элементов плодородия в рухляке суши, и только по мере развития природного (естественного) плодородия суша могла снабжать Океан кальцием.

Первичная флора щелочных и ультращелочных горных пород первичной суши земной коры, бактерии, грибы, водоросли и лишайники, могла обусловить лишь намек, если можно так выразиться, на качественный признак почвы и ее отличие от горной породы, концентрацию элементов зольной и азотной пищи растений или избирательную поглотительную способность. Эта способность присуща только живому органическому веществу и сохраняется в мертвых органических остатках (не перегное) только по отношению к элементам, конституционно связанным с органическим веществом.

Очевидно, что вследствие того, что указанные зольные элементы в горных породах содержатся в виде очень редкого рассеяния, и вследствие отсутствия корневой системы у первичной флоры горных пород, усвоение этих элементов должно было быть ограничено ничтожным минимумом и могло распространяться лишь на ничтожную глубину, даже по отношению к лишайникам.

Приток растворимых в воде соединений зольной и азотной пищи растений,, вследствие отсутствия восходящего волосного тока воды в рухляке термического выветривания, мог осуществляться только двумя крайне несовершенными и прерывчатыми процессами. После всякого дождя на поверхности всех плоскогранных механических элементов термического рухляка образовывался диффузный слой так называемой пленочной воды* Этот слой передвигался вверх на смену испаряющейся с поверхности гигроскопической воды и уносил в том же направлении и все растворимое, не промытое предыдущим нисходя

щим током, по окончании которого он сам только и мог образоваться. Этим путем образуются в бездождные промежутки кристаллические «выцветы» солей (эфлоресценции) на рухляках в горных местностях. Второй путь состоит в осмотическом передвижении воднорастворимых соединений пищи растений по слою пленочной воды. Осмотический ток побуждается разностью концентраций вследствие поглощения элементов пищи поверхностной флорой.

Очевидно, что крайне ограниченное зольное питание первичной наземной флоры должно было служить причиной чрезвычайно медленного ее прогрессивного развития. Это предположение находит подтверждение в том, что, как мы уже приводили, поразительно длительно господствовали в морской палеофауне виды и роды животных с кремневым и хитинным скелетом и чрезвычайно медленно проникало участие в построении скелета морских животных кальция, столь характерного для современной фауны.

То соображение, что малое участие кальция в построении скелета древней морской фауны находит объяснение в большой плотности жидкой фазы, среды их обитания, по сравнению с газовой фазой, средой обитания наземных животных, не встречает подтверждения в том, что в числе представителей современной высшей морской фауны подавляющее преобладание принадлежит животным с известковым скелетом. Между тем ганоидные рыбы с хрящевым скелетом, несомненно, принадлежат к вымирающим реликтам и приурочены к наиболее геологически древним областям материков.

То же самое мы видим и в распределении кальция и кремния в построении панцырей и раковин современной низшей морской фауны. Почти исключительно в области мелкого моря, на материковой террасе (шельфе) отлагаются мощные пласты мела, известняков, коралловых рифов и других морских известковых осадочных пород.

И в области мелкого моря до очевидности ясно выражено количественное влияние притока воднорастворимых солей кальция (преимущественно бикарбоната извести) с материка.

Огромные аммониты (1—1,5 м в диаметре), белемниты длиной до 1,5 м, огромные грифеи и острей в 0,5 м (юра), огромные продуктусы и спириферы (карбон), тридакнии в 2 м (купель собора Нотр дам де-Пари) развиты только в прибрежных областях. Область перехода материковой террасы в глубокое море сложена мощными толщами (1—5 км) мелкозернистых известняков, немых или заключающих редкие и мелкие отпечатки моллюсков.

Области же абиссальных (пропастных, «бездонных») глубин глубокого моря (достигнутых до 10 км) покрыты исключительно глобогериновым и радиоляриевым илами, в которых кальций представлен только в форме исключительно трудно растворимых зубов акул. Сам ил состоит, повидимому, только из кремневых панцырей, коллоидально измельченных окисей (гидратов?) железа и марганца (и алюминия?) и из вулканической пылй (и из кокса пароходного дыма).

Распределение кальция (и внесение с ним фосфора и фтора, составляющих совместно с кальцием конституционные элементы костяка высших животных) представляет яркую иллюстрацию положения, что избирательная поглотительная способность не физическое, не химическое и не физико-химическое свойство среды (почвы или Океана), а есть биологическое качество живого органического вещества, всякого организма, биосферы. Вместе с тем выпукло обрисовывается положение, что разница в выражении плодородия почвы и плодородия Океана (в широком понимании слова) не качественная, а представляет лишь количественное различие выражения одного и того же качества, определяемое различием качеств тех сред, в которых оно выявляется.

Сопоставляя развитие океанических биоценозов (биологических группировок) с подобными же группировками суши, мы должны констатировать не только количественное различие

в темпах их развития, но и глубокую качественную разницу.

В то время как в Океане мы видим ясное прогрессивное развитие животной жизни, которое, без сомнения, совершалось на фоне развития растительной жизни, мы должны отметить две особенности этого развития. Мы видим поразительное обилие остатков животной океанической жизни, в которых ясно прослеживается процесс выживания наиболее приспособленных к наличным условиям форм и которые непрерывно закрепляют новые признаки, представляющие функцию изменения условий среды под их же влиянием.

Наряду с этим нельзя не отметить поражающей бедности остатков как океанической, так и наземной флоры. Что касается скудости остатков океанической флоры, то она находит отчетливое объяснение в свойствах жидкой среды, в которой протекало их развитие. Эти свойства совершенно погасили самый стимул прогрессивного развития морских растительных организмов и привели к остановке его на стадии водорослей. Свойства жидкой среды обусловили совмещение двух жизненных систем растительного организма, ассимиляционной и абсорбционной, и привели к утрате необходимости в транспирационной системе. Те же свойства жидкой среды обусловили полную бесполезность как сосудистой, так и механической системы. В результате развитие океанической флоры застыло на первичных стадиях бактерий и водорослей. И только в узко ограниченных условиях прибрежной полосы Океана (в широком понимании) встречаются высшие растения, регрессивное развитие органов которых не оставляет сомнения в их наземном происхождении. Поэтому в морских (правильнее океанических, в широком смысле) отложениях мы находим лишь диатомиты и амидные соединения в нефти (Вл. Р. Вильямс).

Поразительное разнообразие эволюционных форм океанической фауны и дало повод к возникновению механистической гипотезы зарождения жизни в Океане и «выползания» ее на земную сушу (Окен).

Другую картину мы видим на земной суше. В течение нескончаемых веков тянется почти без изменений эпоха первобытной флоры, оставляя после себя трудно уловимые следы. Сначала хемотрофы. Неисчислимые миллиарды тонн железных руд, о характере которых говорилось выше, красноречиво свидетельствуют о длительности тех геологических эпох, которые протекли для их накопления. И эти скопления окисных железных соединений мы должны рассматривать как ископаемые погребенные почвы, как результаты избирательной поглотительной способности, присущей лишь живым организмам, как их качественный признак, определяемый необходимостью поглощения ими элементов пищи и разрушения источника энергии для выявления их главного качественного признака, необходимости и способности размножаться. И мы находим как реликт источника энергии первичной флоры земной суши окисные соединения железа и марганца и как реликт ее пищи — фосфор и серу, постоянные спутники железных руд, образовавшие под действием глубинного процесса диагенезиса фосфористое и двусернистое железо.

Совершенно понятно, что качественный признак живого организма, его избирательная поглотительная способность не могла оставаться неизменной, а должна была изменяться и количественно, а следовательно, и качественно по мере прогрессивного развития самого организма. На заре жизни мы видим подавляющее скопление окисных соединений железа (и марганца), в котором отсутствуют конституционные элементы протоплазмы, фосфор и сера. Между тем фосфор и сера и представляют неизменный признак избирательной поглотительной способности живого организма в более поздних отложениях. Они представляют конституционные элементы протоплазмы (и ядра) и сохраняются как упорный реликт всюду, где была жизнь.

При прослеживании развития ископаемых почв в хронологическом порядке мы приходим к выводу, что первичная форма

жизни, хемотрофны? бактерии, развивалась в двух направлениях (в порядке филогенезиса в направлении двух колен). Хронологически первым коленом (или ветвью «генеалогического дерева») должны были быть эубактерии. Хронологически первой группой должны были развиться аэробы. Скачок от хемотрофов до аэробов эубактерий потребовал лишь развития и закрепления путем «естественного отбора» наследственной передачи способности выделять «аэробную экзоэнзиму», разрушающую органическое вещество. Скачок небольшой, так как хемотрофы уже выделяли «аэробную энзиму». Стимул к развитию новой энзимы обладал яркой категоричностью, так как приток фосфора и серы, безусловно необходимых хемо-трофам, мог быть лишь очень ограниченным, почти случайным, и отложение фосфора и серы в форме мертвого органического вещества отживших хемотрофов было бы синонимом острого фосфорного и серного голодания хемотрофов, лишенных возможности проникнуть в массу породы.

В дальнейшем повелительный стимул развития анаэробов эубактерий был двойной: ограниченное содержание кислорода в первобытной атмосфере и влияние защитного аэробного слоя на поверхности органического вещества (Пастер — Виноградский).

Вполне естественно предположение, что развить и наследственно закрепить способность выделять «анаэробную энзиму», разрушающую органическое вещество, было проще в колене аэробных эубактерий, которые уже выделяли «аэробную экзоэнзиму», разрушающую органическое вещество, чем у хемобактерий, не способных выделять экзоэнзиму, разрушающую органическое вещество. За это говорит и близость общих свойств этих «аэробной и анаэробной» экзоэнзим.

Роль эубактерий в первичном почвообразовательном процессе колоссальна. Помимо способности разрушать органическое вещество, синтезированное хемотрофами, и возвращать в «биологический круговорот» элементы пищи хемотрофов,

с?ру и фосфор, по меньшей мере, две расы эубактерий, одна аэробная (азотобактер) и другая анаэробная (клостридиум), унаследовали от хемотрофов и развили способность связывать молекулярный азот и образовывать свободную азотную кислоту.

Появление такого сильного растворителя, как азотная кислота, оказало огромное влияние на ускорение процесса химического выветривания первичных горных пород (Мюнц,Одинцова). Результатом действия азотной кислоты преимущественно на алюмосиликаты было отложение первичных залежей каолинитов. Воднорастворимые нитраты одновалентных металлов, выщелачиваемые геологическим круговоротом воды в океаны, претерпевали на пути разнообразные реакции, в результате которых неизменно получались воднорастворимые соли одновалентных металлов.

Иной была роль двухвалентных металлов, преимущественно кальция. Как и по отношению к нитратам одновалентных металлов, ион азотной кислоты нитрата кальция усваивается всеми растительными организмами в качестве азотной пищи. Освобожденный ион кальция тотчас соединяется с молекулой кислорода, образуя молекулу окиси кальция. Окись кальция при термодинамических условиях поверхности Земли (средняя температура 15° и среднее давление 760 мм ртутного столба) не может оставаться в свободном состоянии и соединяется с молекулой углекислого газа, образуя углекислую окись кальция.

Обособление углекислой извести на поверхности суши приходится рассматривать как геологическую эру не только по отношению к области Океана, но главным образом по отношению к области суши.

И в данном случае выявляется глубокая диалектическая взаимосвязь между двумя носителями одного общего качественного признака плодородия, почвой и Океаном (в широком смысле).

Эта связь носит яркий отпечаток двойственности по отношению к области Океана. С одной стороны, живые элементы

Океана получили более обильный и не требующий затраты созидаемого пластического материала источник построения скелетов обитателей Океана. Более обильный, чем кремневая кислота, приток которой ограничивался тем, что большое количество ее переходило в форму кремнезема вследствие кислой реакции экзоэнзим бактериального и грибного населения земной суши. И кремневая кислота стала притекать в Океан преимущественно в форме коллоидального раствора.

Это и служило стимулом к преобладанию хряща и хитина как материала для построения скелета. Но хрящ и хитин требуют затраты большого количества пластического материала, результата синтеза органического вещества, азотного, близкого по свойствам к белкам. Поэтому становится вполне понятной огромная роль молекулярно-растворимого бикарбоната окиси кальция. Он легко переходит на хитинной основе у низших животных и на хрящевой основе у высших в сложный комплекс углекислой извести и фтористого кальция костей, раковин и эмали, дающий твердую основу для прикрепления мускульной ткани. Необходимое присутствие галоида, фтора, обеспечено. Фтор всегда наличествует в растворе в воде Океана (в широком смысле) как результат выветривания первичных горных пород.

И под воздействием этого нового условия скачком, как взрывом, развилась новая форма океанической фауны, уже упомянутая выше: огромные особи обитателей шельфа, континентальной платформы, неподвижно прикрепленные к месту своего зарождения, подвижная фауна гигантских морских ящеров и фауна костистых рыб, в преобладающем числе акул.

Но новый стимул, углекислая окись кальция, сносимая в Океан, придал ему новое качество. Океан стал регулятором содержания угольной кислоты в атмосфере (Т. Шлезинг, старший), придав новое качество земной атмосфере, постоянство содержания в ней углекислого газа.

С другой стороны, новое качество атмосферы тотчас вызвало новое явление на суше. Началось химическое выветривание

рухляка термического выветривания первичных горных пород.

Несмотря на ничтожное (0,03%), но постоянное содержание углекислого газа в атмосферном воздухе (мы не располагаем никакими реальными данными, чтобы допустить возможность большего содержания углекислоты в атмосфере в ранние геологические эпохи, кроме грубо механистических допущений), % это ничтожное содержание представляет фактор огромной геологической мощи. Он, сочетаясь с большим, геологическим круговоротом воды, создавал как бы бесконечное непрерывное воздействие насыщенного раствора углекислоты в воде на рухляк термического выветривания первичных горных пород. Одновременно тот же ток воды создает условия немедленного растворения и удаления с места реакции всех растворенных в воде и в растворе углекислоты в воде продуктов реакций. Таким образом, создается фактор необычайной мощи, доставляющий фауне Океана все необходимые элементы ее развития. Понятно, что этот момент влиял также положительно на бурное развитие морской фауны с известковым скелетом.

Одновременно тот же момент появления в толще рухляка элементов пищи растений должен был вызывать и ряд новых явлений на поверхности суши.

Появление в толще рухляка растворимых в воде соединений элементов пищи растений должно было вызвать явления хемотаксиса,. Под хемотаксисом мы понимаем свойство растений и их органов развиваться там и в том направлении, где имеется наличие усвояемых форм элементов их пищи. Самоочевидно, что иначе и не может быть, и свойство хемотаксиса не представляет явления раздражения на расстоянии, а представляет простую функцию наличия элементов плодородия среды и условий ее плодородия.

Раз в толще, в массе рухляка, появились усвояемые формы пищи растений, то растение должно было начать развиваться в этом направлении.

Растения, покрывавшие поверхность суши, состояли из хемобактерий, аэробных эубактерий, анаэробных эубактерий, низших грибов (и актиномицет?), водорослей и лишайников.

Очевидно, что ни хемобактерии, ни аэробы, ни водоросли, ни грибы самостоятельно не могли проникнуть в массу рухляка, в которой господствовали условия анаэробиозиса под покровом аэробной пленки поверхности. Могли проникнуть только анаэробные бактерии. Их проникновение на значительные глубины не представляло трудностей вследствие значительной проницаемости рухляка термического выветривания. Необходимое для жизни анаэробов органическое вещество в изобилии притекало в форме экзоэнзим аэробной флоры поверхности и в форме воднорастворимых продуктов обмена веществ, гидролиза тех же аэробов.

Уже развитие анаэробной жизни в массе рухляка положило начало ограничению притока элементов пищи в область Океана, на поверхности суши началось обособление почвы не только на поверхности рухляка, но и в его массе, и живые элементы почвы задерживали в своих организмах элементы пищи растений.

Вторая группа организмов, проникавших в массу рухляка, были лишайники. Организмы, их слагавшие, в отдельности не могли проникнуть в толщу рухляка. Но в их симбиотическом развитии были уже заложены зачатки развития тканей, и дальше, путем закрепления выживанием наиболее приспособленных, развились в результате изменчивости растения с корневой системой. Наземная флора все более завоевывала толщи рухляка, и все меньше становился приток элементов пищи растений в область Океана.

* Характер рухляка термического выветривания также коренным образом изменился. Неволосные промежутки между элементами термического рухляка были заполнены нерастворимыми продуктами химического выветривания, кремнеземной пылью, каолином, окислами железа, алюминия и марганца. Сначала быстрый ток воды, промывавший рухляк термического

выветривания, сменился медленным током по узким трещинам, и наземная флора получила огромное преимущество для полного исчерпания элементов пищи растений.

Наступила современная эпоха единого почвообразовательного процесса. Единого, охватывающего и Сушу, и Океан.