АКАДЕМ ИЛ НАУК СОЮЗА СС* АСАГЕМТ ОГ ЗСЮСЕ8 ОР ТНК И38Ч ПОЧВОВЕДЕНИЕ РЕООЬОСУ 1944 ИЗДАТЕЛЬСТВО АКАДЕМИИ ВДУЛ < ССР ■ МССКВ.А
1944 ПОЧВОВЕДЕНИЕ РЕООЬОСУ № 4—5 В. И. ВЕРНАДСКИЙ О ЗНАЧЕНИИ ПОЧВЕННОЙ АТМОСФЕРЫ И ЕЕ БИОГЕННОЙ СТРУКТУРЫ XV. I. УЕРХАВЗЦУ ОМ ТНЕ 1МРОКТА1ЧСЕ ОН 8ОШ АТМО8РНЕКЕ АМО 1Т8 В1ОСЕМ1С ЗТРИСТИКЕ 1. Я хочу обратить внимание читателей «Почвоведения» на ряд новых важных работ (1942—1944) одного из крупнейших наших биологов — акад. Н. Г. Холодного *. ’ Задачей моей сейчас является поставить их В' рамки современной биогеохимии. Как видно из заглавия и содержания первой из его работ, он счел возможным научно заговорить о синтезе живых организмов непосредственно из косной материи, об их абиогенез е. В наше время этот вопрос едва ли мот так просто трактоваться, как это было возможно в прошлом столетии, когда вопрос об абиогенезе, казалось, был решен окончательно в отрицательном смысле после работ Л. Пастера (1822—1895) и поднятого им нового научного понимания явлений жизни, после открытия им, значения мощного земного (планетного, как мы видим' теперь) явления — мира земных микробов 1 2. В' последние годы как в геологии, так и в астрономии 123 выяснились новые большие эмпирические обобщения, которые в корне меняют наши представления о прошлом' и настоящем нашей планеты, с одной стороны, и о значении живого вещества в других планетах — с другой. 1 Ак. Н. Г. Холодный, Возникновение жизни и первичные организмы. Изв. Арм. фил. АН СССР, № 9—10, Ереван, 1942. Его же. О выделении летучих органических соединений живыми организмами и об усвоении их микробами почвы. ДАН, ХИ, в. 9, М.. 1943, стр. 416—418. Его же. Атмосфера, как возможный ис-. точник витаминов. ДАН, ХЬП, М„ 1944. Его же. Летучие вы -еления цветов и листьев, как источник питания организмов. ДАН, ХЫП, № 2, 1944. Его же, Дарвинизм и эволюционная физиология. Арм. фил. АН, Ереван, 1943 г. (достать не мог). 2 А. И. Опарин, Возникновение жизни на земле. Изд. 2-е, М.-Л, 1941. 3 Н. 8 реп се г Лопез, ТЬе НГе оп о(Ьег итог1Нз, И.-У., 1940. 4 СН. ЗсЬисЬег! а. С. 19 и п Ь а г, А ЬхгЬоок о! 2ед1о^у, II. М.-У., 1941, р. 121. 5 В. Вернадский, О состоянии пространства в геологических явлениях. Земли как планеты. На фоне роста науки XX столетия. Проблемы биогеохимии, III (печатается). В последней сводке наших знаний по геологии крупного американского геолога проф. Ч. Шухерта (1858—1942) и его ученика К. Дёнбара, в которой критически переработаны результаты многолетней геологической работы и которая является очень авторитетной в США, выяснено, что мы нигде на нашей планете не имеем геологических слоев, которые бы образовались в среде, лишенной жизни4, Жизнь геолог и- •ческ и в е ч н а5. Коми научный центр Уро РАН
138 В. И. Вернадский В тех случаях, когда в «их нет остатков животных и растений — в виде ли отпечатков, или скелетов,— все же нельзя не согласиться с Ч. Шухертом, что всюду, даже в самых древних слоях, мы встречаемся в них с биогенными минералами, не вызывающими сомнений в своем' генезисе, и мы вынуждены допустить существование мощной жизни при их образовании. Вследствие этого Шухертом произведено' коренное изменение номенклатуры для древнейших слоев Земли, и вместо прежней «азойской», т. е. «безжизненной», эры им, было введено представление об эре «к р и п т о з о й с к о й», т. е. «скрыгто-жизненной». Почти одновременно с этим произошел перелом и в нашем представлении об атмосферах планет, в том числе и нашей Земли. В начале этого столетия (в 1915 г.) впервые крупный английский химик В. Рамзай (1852—1916) показал, что формула Лапласа для земной атмосферы уже на высоте 15 км от уровня геоида не отвечает действительности. Отношение между кислородом!, более тяжелым, и азотом, более легким, остается в' этом интервале (15 км) неизменным. Между тем, по формуле Лапласа количество кислорода должно было' сильно уменьшиться. Лаплас (Р. 8. Не Ьар1асе, 1740—1827) считал, как считали до последнего времени и все астрономы, что отношение количества разных газов в атмосфере определяется только всемирным тяготением, и по мере удаления от уровня геоида количество тяжелых газов должно быстро уменьшаться пропорционально атомному или молекулярному их весу. Теперь имеются анализы Э. Регенера для атмосферы на высоте 41 км от уровня геоида, и отношение Ог/Ые остается то же самое, как и на земной поверхности. Формула Лапласа не отвечает действительности. 4. 'Сто лет тому назад, в 1844 г., была ясно установлена французскими химиками и агрономами Ж- Буссенго (1802—1887) и Ж. Дюма (1800—1884) зависимость атмосферы Земли от статики, ее жизни, ее живого вещества. В своих замечательных лекциях, легших в основу современной научной агрохимии, в этом году они ярко генетически связали атмосферу Земли с ее жизнью. Дюма и Буссенго выразили это в афоризме: «Жизнь на Земле может бвпть рассматриваема как «придаток атмосферы» 1 В 1931 'Г., исходя из данных геохимии, это представление Дюма и Буссенго было мной изменено в своих основах 12 3. Жизнь не есть «придаток атмосферы», но живое вещество (я употребляю понятие «живое вещество» как совокупность живых организмов) создает земную (планетную) атмосфер у. Подавляющая масса газов, об. разующих земную атмосферу, биогенна. Создание атмосферы на нашей планете .есть геохимическая функция живого вещества. 1 1, Эи та 8 е! Л. Вои581п§аи1(, ЕззаГ де зШдне сЫт. дез ё!гез ог§. Р.т 1844, рр. 44—46. . 2 В. И. В е р н а д с к и й, Об условиях появления жизни на земле. ИМЕН, 1931, стр. 645. 3 За единицу принимается удельный вес воды при 4° С и 760 мм давления Самая легкая планета — Сатурн, легче воды, самая тяжелая — наша Земля, 5 52. Недавно, в 1943 г. сделан дальнейший шаг: проф. Р. В'ильдт в США Коми научный центр Уро РАН
О значении почвенной атмосферы 139 (Рппсетйоп в штате Нью-Йорк) распространил этот вывод на все планеты, как на тяжелые «земные» — Венеру, Землю и Марс (уд. вес 3,84— 5,52) так и на легкие «гигантские» — Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун (уд. вес 0,69—1,22)*. 5. Обратимся теперь к эмпирическим обобщениям акад. Н. Г. Холодного, выраженным им ясно и точно. Я привожу их, сколько возможно, его словами. Он говорит: «Если исследовать почву, сравнительно богатую питательными веществами, то наблюдателя поражает прежде всего, разнообразие населяющих ее микроорганизмов. В то же время бросается в глаза резкая зависимость характера этого населения от внешних условий- влажности, температуры, большего или меньшего доступа кислорода, наличия тех или иных питательных веществ. Огромное большинство микроорганизмов, открываемых в почвах описанными методами непосредственного наблюдения, относится к бактериям, актиномицетам, различным семействам грибов и к простейшим (Рго- 1огоа). Многие из них, несомненно, принадлежат к видам, еще не изученным и не выделенным в чистой культуре, но принадлежность их к тем или иным группам микроорганизмов, установленным современной систематикой, не вызывает сомнений. Однако наряду с этими более или менее банальными формами, составляющими, так сказать, основной биофон исследуемых. препаратов, изредка, как исключение, встречаются формы, при виде которых наблюдатель, даже отлично знакомый с миром микроскопических живых существ, невольно становится втупик. Их совершенно невозможно отнести к какой-либо из известных систематических единиц, на которые мы в настоящее время 'делим бактерии, актинэмицеты и другие простейшие организмы. ■ В то же время принадлежность их именно к живым существам в большинстве случаев едва ли может возбуждать сомнение, несмотря на всю примитивность их организации»2 з. 1 Я знаю эту работу Бильдта только по письмам. Ее заглавие: ТЬе §еосйет181гу апй (Не а^гтодрИегез о! Р1ап1з. ) Н. Холодный, Изв. Арм. филиала, № 9—10, 1942, стр. 100. з Там же, стр. 101. Разрядка моя. * Там же, стр. 102. Разрядка моя. «Я убежден,—.говорит он дальше,— что дальнейшее, более глубокое и внимательное изучение почвы с помощью описанных здесь и других методов современной биологии значительно расширит наши знания в этой области и приблизит «ас к решению вопроса о первичных организмах^ Наиболее вероятно предположение, что первичные организмы — а рхе б и о н ты * были приспособлены! к воздушному питанию: они получали из воздуха углерод в виде готовых органических соединений, в первую очередь углеводородов, и азот в виде аммиака. Твердый субстрат, на котором они обитали, служил для них только источником минеральных веществ и частично воды». И дальше: испытанных нами углеводородов наилучшие результаты дал нафталин. Оказалось, что в почвах широко распространены бактерии, способные использовать это вещество как питательный и дыхатрльный материал. Насколько можно судить по полученным нами данным1, питание микроорганизмов газами и парами гораздо шире распространено в природе, чем думали до сих пор. Коми научный центр Уро РАН
140 В. ,И. Вернадский Мои опыты показали, что многие микробы довольствуются таким ничтожным содержанием' в воздухе органических веществ, которое с трудом можно обнаружить самыми тонкими аналитическими методами 1 Колыбелью жизни на Земле была, по всей вероятности, поверхность обнажившегося из-под воды дна мелких водоемов, и первые этапы своего развития археобионты проводили не в воде, а на поверхности влажного, но твердого субстрата. ' Н. Холодный, Изв. Арм. филиала, № 9—10, 1942, стр. 103. 2 Там же, стр. 104. 3 Там же. Разрядка моя. 4 Там же, стр. 104. В связи с этим' архебионты были приспособлены главным образом к воздушному питанию: необходимые им углеродистые и азотистые соединения они получали из окружающей атмосферы — в виде различных органических веществ (в первую очередь углеводородов) и аммиака. Источником энергии для них вначале могли быть только' анаэробные пвоцессы — ввиду отсутствия в их атмосфере свободного кислорода2 34. Весьма вероятно, что в современную нам эпоху среди микроскопических обитателей почвы имеются прямые потомки а р х е б и о н. тов. сохранившие основные черты их морфологической и биохимической организации3. Применяя методы непосредственного наблюдения почвенных микроорганизмов в их естественной среде, а также элективные культуры, можно проверить правильность этого предположения и, в случае удачи, составить себе полное и точное представление об организмах, бывших пионерами жизни на Земле. Возможно, что наличие у современных почвенных организмов' способности к воздушному питанию различными органическими соединениями, в том числе и нерастворимыми в воде углеводородами, коренится в их наследственной связи с архебионтами» 4. Я вернусь позже, в § 10, к вопросу О' том, какому ныне известному явлению отвечают архебионты Н. Г. Холодного. Прежде, однако, вкратце остановлюсь на том, почему из обычной косной материи не может произойти в биосфере живое вещество, почему простой абиогенез из обычной косной среды невозможен Область, которой мне приходится касаться, мало изучена, но все же имеющиеся точные данные достаточны для того чтобы можно было утверждать, что не всякое косное вещество может быть превращено в живой организм, который произойдет самозарождением из косного вещества, как это считает возможным' Н. Г. Холодный, а не пройдет через поколения предков. 6. Все организмы, все живое вещество рождается поколениями. Ни одного исключения для этого явления мы не знаем, хотя иногда процесс идет сложным путем. Для одноклеточных, микробов, грибов, инфузорий и т. п. эго связано с суточным движением Земли. Для многоклеточных, в том числе и человека, это' связано с годовым вращением нашей планеты вокруг Солнца. Организм родится из спор, зерен, семян, яиц. И даже вегетативное размножение растений в конце концов может быть точно сведено к поколениям. Мы знаем сейчас, что в их размножении могут быть остановки жизненных проявлений для зерен, спор, а иногда и целых организмов — Коми научный центр Уро РАН
О змачензш почвенной атмосферы 141 анабиоз, латентное состояние — на тысячи лет, а вероятно и много больше. Таковы, например, коловратки и некоторые ракообразные, а также водоросли в вечной мерзлоте Сибири, явление, на которое обратил внимание в последние годы П. Н. Каптерев (1934). Явление это было впервые открыто в XVII в. А. Левенгуком в Гааге в Голландии (1632— 1723). К сожалению, П. Н. Каптерев, заболел и должен был бросить работу, которая не доведена им до конца и до сих пор научно не опубликована Институтом мерзлотоведения Академии Наук и связанным» с этим вопросом нашими биологическими институтами. Такая медлительность в окончательной разработке научных открытий такого большого масштаба показывает коренные недостатки в структуре нашей Академии. С этим мириться нельзя. Академия должна обратить на это внимание и закончить и опубликовать такие важные достижения ее ученого персонала. 7. Прежде нем итти дальше, надо остановиться на одном явлении, которое стало известным в последнее время. Мы имеем — в атомном аспекте — две формы косной материи в биосфере. Во-первых, та материя, которая строит окружающие нас небиогенные минералы и такие же горные породы, в подавляющей массе образовавшиеся или глубже биосферы, т. е. при отсутствии живого вещества — вне области жизни, или те, которые образуются в пределах биосферы на глубине нескольких километров, на нашей планете порядка 3—5 км. Мертвые (косные) небиогенные горные породы и минералы по массе во много раз превышают массу всего живого вещества биосферы. К сожалению, эти небиогенные минералы и горные породы не изучены и не учтены в достаточной мере в своем атомном изотопическом строении. Мы имеем дело с ними на каждом шагу, когда живое вещество умирает, но строящая его мертвая (косная) материя остается в большей своей части на месте смерти. Биогенные минералы и горные породы сохраняются на месте и химически не целиком разрушаются. Они прочно сохраняют свой материальный субстрат. Я назвал эти тела б и ок осн ым веществом1. 1В. И. В е р н а д с к н й, Проблемы биогеохимии, II, М,—Л. 1939, стр. 10, 11. 2 В. И. Вернадский, Изотопы и живое вещество. ДАН, Л., 1926, стр'. 215—218. Почвы, морские, речные, озерные воды, нефти, угли, битумы являются разного рода биокосными телами. Едва ли возможно разделить количественно до конца живую и биокосную структуры. А. рпоп нельзя отрицать в этом1 случае возможности абиогенеза, так как атомный состав живого и косного вещества может быть здесь изотопически идентичен. Эта область явлений требует научно-критического экспериментального исследования. 8. В 1926 г. я указал на своеобразие2 химического состава живого вещества. При жизненных процессах идет количественное изменение- изотопического строения химических элементов живого вещества. Дальнейшие успехи науки показали, что это явление свойственно не только живому веществу, но проявляется и в косных процессах, например в продуктах вулканических извержений. *2 Коми научный центр Уро РАН
142 В. И. Вернадский Я указал на это в 1934 г 1 23 как на общее явление метаморфических пород и минералов. В 1941 г. было выяснено, что вода в серпентинах, тальках и в хлоритах связана с увеличением количества тяжелого кислорода: 018 (вместо 0нб2. 1 XV. УегпаДзку, Ой доП-оп скегсйзг Геаи 1оигДе р01П1 де хие ^ёосЫпнлиг. С. К.. Р-. 199. 1934, р. 694. 2 В. И. Вернадский, А. П. Виноградов, Р. В. Тейс (при участии К. П. Флоренского), ДАН, XXXI, № 6. 1941, 574. 3 а. П. Виноградов и Р. В. Те й с, ДАН, 1911. 4 Л. Х711 8 е г. ^1сНи^<5з1к11опеп дет (оззПеп Вепуе". ВегНп, 1931, стр. 161, I. В этом1 же году в работе А. П. Виноградова и Р. В. Тейс з доказано, что количество «тяжелого» изотопа кислорода увеличивается при хлорофильном процессе водной Е1обеа ■сапас1еп818. 9. Из всего вышеуказанного, учитывая, однако, небольшое количество опытов, прерванных у нас войной, можно считать более чем вероятным, что изменение изотопического состава элементов! организмами — живым веществом —происходит в биосфере при обыкновенном давлении и обыкновенной температуре повехн^о- сти Земли, тогда как для косной среды аналогичный процесс происходит только при высоком давлении и пр и высокой температуре в недрах метаморфической оболочки. Дальнейшие исследования выяснят это явление более точно. Пока мы можем только его учитывать. Но во всяком случае ясно, что синтез жизни требует предварительного изотопического изменения химических элементов. Для данного частного случая мы пока не можем итти дальше. Мне кажется, что можно рассматривать, как рабочую гипотезу, предложение акад. Н. Г. Холодного в его чрезвычайно интересной работе. Мы имеем здесь дело не с абиогенезом В' старом его понимании. 10. Стоя на эмпирической точке зрения, можно утверждать, что арке б ион и ты акад. Н. Г. Холодного вполне отвечают другому нам известному природному явлению. Оно было названо в 1931 г. И. Вильзером, тогда профессором в Фрейбурге, а в 1938 г. в Гейдельберге — перси с тентами4. Персистенты — это те организмы, которые не меняются в своем морфологическом характере с ходом геологического времени. Для них как бы останавливается эволюционный процесс. Мы знаем', что в целом ряде случаев эта остановка чрезвычайно длительна, например для Ьт§и1а' она длится с кембрийского времени, следовательно, охватывая несколько сот миллионов лет, примерно 500 млн. лет. Проф. И. Вильзер указывает, что для персистентов характерно то, что они (их материальные остатки) находятся в областях нашей планеты, где затруднено или отсутствует непосредственное воздействие солнечных лучей или вообще лучистой энергии. Почва, вернее. почвенная атмосфера — как раз является такой областью. Мне кажется, палеонтологи и биологи не обратили достаточного внимания на книгу Вильзера. Его представления не являются гипотетическими, а вполне могут быть рассматриваемы как эмпирическое научное обобщение, обязательное для натуралиста. 11. Еще несколько слов. Нельзя упускать из виду, вэ-первых, то, что мы до сих пор, даже для тропосферы — нижней газовой зоны оболочки — не имеем полного ее химического анализа. Нет никакого сомнения, что в ней должны находиться все химические элементы. Подобно тому, как это доказано для морской воды, т. е. для гидроКоми научный центр Уро РАН
О значении почвенной атмосферы 143 сферы и для верхней части литосферы, т. е. коры выветривания, нельзя не подчеркнуть, что все металлы должны находится в тропосфере Это давно обращало на себя внимание геохимиков. Совершенно ясно, что такое исследование должно иметь большое значение для медицины!, для метеорологии и особенно для биохимии, ибо разнообразие газовых минералов в тропосфере должно исчисляться тысячами видов. До войны наша Биогеохимическая лаборатория (теперь Лаборатория геохимических проблем) произвела ряд систематических количественных определений галоидов — хлора, брома, иода в атмосфере в Москве и за городом. Результаты будут обработаны и опубликованы. Лаборатория геохимических проблем должна дать полный атомный’ количественный анализ тропосферы. В бытность проф. А. А. Фридмана директором Главной физической обсерватории Академии Наук СССР в Ленинграде я вел с ним переговоры о систематическом, химическом количественном исследовании состава атмосферы в связи с изучением погоды. Это было в 1916, может быть, в начале 1917 г. Преждевременная смерть этого большого ученого остановила эту работу. Мне кажется, что эта задача должна быть разрешена теперь. 12. Метеорологи давно указывали на значение запахов для жизни растений, которые регулируют на нашей планете лучеиспускание в холодное небесное пространство, защищая растения от вредного охлаждения. Земледельцы давно регулируют дымом охрану культур от заморозков. Мы имеем здесь дело с более крупным явлением,, с охраной нашей Земли от потери тепла в космический вакуум. Ясно, что число органических биогенных минералов едва изучено. Йх многие тысячи. Одни терпены, которые временами дают в воздухе значительные целые атомные проценты, превышают две тысячи, тогда как все нам известные твердые природные минералы не доходят до полторы тысячи. Это область минералогии, которая требует сейчас большого внимания со стороны минералогов. 13. Надо обратить внимание еще на одно явление, которое обычно не учитывается. Ясно сейчас уже, что эволюционный процесс теснейшим образом связан с жизнью и свойственен только живому веществу. Его нет в косной материи. Те же самые минералы и горные породы образуются в криптозое, девоне, в третичной эре, в наше время сейчас. Эволюционный процесс наблюдается только в живом и в части био- косного вещества. Мне кажется, впервые проф. Таусон1 определенно высказал, что бактерии и грибы с ходом времени морфологически меняются. Открылась огромная область для исследования. Для косной материи нашей планеты (и очевидно для всех планет, для земных планет во всяком случае) аналогия более основная и мощная — аналогична эволюционному процессу живого вещества — это радиоактивный распад атомов, то явление, которое в Эоны веков меняет химический атомный состав планеты и которое, например, уменьшает в ней количество атомов калия и увеличивает количество кальция и т. п. 1 Сборник, посвященный памяти К. А. Тимирязева. 2 В. Вернадский^, О значении радиологии для современной геологии. Тр. XVII Сессии Международного геологического конгресса, 1937, I, стр. 215. Этим путем' получается та энергия, которая лежит в основе всех геологических, т. е. планетных, процессов, и выявляется в высокой температуре нашей (и других) планет 2. Коми научный центр Уро РАН
СОДЕРЖАНИЕ СОМТЕМТ8 Стр. I В. И. Вернадский. О значении почвенной атмосферы и ее биогенной структуры.......................... 7 В. А. К о в д а. Биологические циклы движения и накопления солей . . 14А. А. Роде. О возможной роли растительности в подзолообразовании (Предварительное сообщение) .... •.................................... 159 А. А. Завалишин. К вопросу .о почвообразовании в средней тайге> Зауралья.................................180 Е. И. Ратнер. О физиологическом значении солонцеватости почвы и мелиорирующей роли корневых систем растений на солонцах . . 205 И История и современное состояние почвоведения М. Н. Воскресенский (Некролог) А. Н. Розанов ....... 228 III Библиография Плодородие почвы ............................. 230 Лесное почвоведение.............................235 Эрозия почв............................................237 I Ч'. I. V е г п а <15 к у. Оп (Не Ютрог- гапсе о? зоИайпозркеге апд Из Ыо§еп1с зГгисшге ......... 137 V. А. К о V <1 а. В1о1о21са1 сус1е8 о! 1йе тотетеп! апд асситиГаНоп о{ за1гз................................................157 ■ А. А. Код е. Роз81Ые го1е о( р!ап1з 1п родео! ГоппаНоп (РгеИттагу соттигйсаПоп)............................. 179 А. А. 2 а V а 11 з И 1 п. То Же ргоЫет о? 8011 1огтаПоп Ж 1Ье т’дд’е 1а1§а о! Же Тгап8-Сга1 ге^оп . . 203 Е. I. Ка!пег. РЬу81о1о§Тса1 еИес! ог 5010Пе1808Ну 01 80118 апд о! Же атеВогаНуе го1е о! р1ап( гоо( 8у5(ет8 оп 8о1опе1з (а1каП зоДя) 226 II Н 1 я I о г у апд р г е 8 е п I з ( а I е о I 8 о 11 я с 1 е п с е М. N. V о д к г е 8 з е п 8 к у (ОЬИиагу) А. N. Розапоо ..............................228 III В 1 Ы I о я г а р И у 8011 ГегШИу............................................... 230 Еогез! 8011 5С1епсе............................. ■ 235 5оП егозЮп ........................................ • 237
RkJQdWJsaXNoZXIy MjM4MTk=