52. Я остановлюсь еще на одном частном случае проявления жизни, на специальной концентрационной биогеохимической функции, связанной со способностью живых организмов концентрировать радий. Коснусь, во-первых, потому, что работа в этом направлении ведется в Биогеохимической лаборатории и привела к известным результатам и, во-вторых, потому, что при ходе работы все яснее становится, что эта концентрация должна иметь большое значение в строении биосферы.
Концентрационная биогеохимическая функция жизни обозначает свойство живых организмов собирать определенные атомы в количествах, больших среднего их (по весу) содержания в земной коре. Это одна из важнейших геохимических функций организма. Биогеохимический процесс идет иногда с такой силой, что химические элементы, рассеянные в биосфере, собираются в огромных массах - дают атмосферы, породы и руды - благодаря в этом явлении проявляющейся геохимической энергии жизни. Достаточно здесь указать, что самые большие скопления свободного кремнезема (кварца) в чистом виде в земной коре - SiO2 - собирающегося в виде толщ в многие миллионы тонн - биогенного происхождения или что самые большие концентрации железа, нам известные, например, лимониты, сидеризы и хлориты Лотарингии, Керчи, гематиты Великих озер Северной Америки - где количества чистого железа достигают концентрации десятков процентов по весу, в массах отвечающих порядку 1016 грамм, имеют то же самое происхождение. Вероятно, таковы же руды Курской аномалии.
С точки зрения явлений жизни - строящего организмы вещества - можно различать организмы, которые содержат больше 1% своего веса из такого сосредоточенного ими из окружающей среды элемента. Я предложил1 такие организмы называть по элементу - кальциевыми, железными, калиевыми и т. д. организмами. Другие содержат больше 0.1 % по весу некоторых элементов - их можно назвать богатыми данным элементом. Наконец, меньше, до 0.1% содержат организмы, не являющиеся как концентраторы элементов исключительным явлением в строении биосферы.
1В. Вернадский. Химический состав живого вещества. II. 1922. Изд. "Время". (Печатается в сборнике моих статей: Биогеохимические очерки. I).
Несмотря на очень большую условность такого обозначения, оно во многих случаях представляет удобства при научной работе.
Эти обозначения приноровлены к организации организма, а не к организованности биосферы и поэтому возможны случаи, когда наблюдаемая в организме концентрация элемента в организме будет ниже его среднего содержания в биосфере.
Это, например, наблюдается для калиевых гигантских водорослей или для кремневых диатомовых. Но в других случаях, например, для углеродистых сухопутных растений, для азотистых хищных насекомых, для кальциевых скелетных беспозвоночных концентрация углерода, азота или кальция резко превышает среднее содержание этих элементов в земной коре. Явление этого рода, очень важное с точки зрения строения биосферы, наблюдается во множестве случаев для множества элементов, процентное содержание которых в организме - в определенных по морфе организмах - превышает их среднее содержание в земной коре. К числу таких элементов принадлежит и радий.
53. В работе Биогеохимической лаборатории мы обращаем очень большое внимание на изучение концентрации химических элементов живыми организмами по сравнению с их средним содержанием в среде жизни организма. Мы смогли поставить эту работу и ищем концентраторов хрома, ванадия, марганца, и т. д. - но эти явления интересуют нас в первую голову в связи с отражением биогеохимических процессов в живом веществе, а не в связи со средою его жизни.
Но концентрация организмами радия ни в каком случае не может быть оставляема без внимания в структуре биосферы.
Ибо развитие геологических наук и геохимии, в частности, заставляет нас придавать все большее и большее значение распределению радиоактивных элементов на нашей планете, так как: 1) это распределение отвечает не только распределению вещества, но и распределению геологически действенной энергии и 2) по мере того, как изучается распределение этих элементов в земной коре, тем все более и более становится ясным первостепенное значение этого фактора в геологии.
Самые глубокие и наиболее важные геологические процессы, оказывается, идут за счет радиоактивной энергии, как ни малой в своих доступных нашим чувствам проявлениях она нам ни представляется. Энергия Солнца, энергия радиоактивного распада и гравитационная энергия являются основными источниками сил, которые дают начало и определяют миграции всех земных атомов.
54. Пока можно утверждать, что, впервые количественно доказанное Е. С. Бурксером и его сотрудниками,1 нахождение радия в растительных организмах наблюдается всюду, как это видно из работ нашей Лаборатории и Госуд. Радиевого института. Выясняется с другой стороны, что, организмы являются концентраторами радия; это является пока точно установленным для пяти видов ряски (Lemna) в прудах около Ленинграда и Киева работой Б. К. Бруновского и К. Г. Кунашевой;2 первые неопубликованные еще определения морского планктона подтверждают это явление.
Опираясь на эти первые наблюдения и обобщая их, что позволяет делать ряд точных указаний, на которых я не могу здесь останавливаться, можно считать, что организмы являются концентраторами радия. Это явление, если дальнейшая работа его подтвердит, имеет, по-видимому, гораздо большее значение, так как дело идет не только о радии, но и о других радиоактивных элементах.
Организмы концентрируют калий. Уран собирается в органогенных телах.3
Все указывает, что геохимическая история изотопов радия, в первую очеред MsThl, идентична с геохимической историей радия.4 Мезоторий первый должен подобно радию собираться в живом веществе.5 В связи с этим, исследование количественного содержания К, Rb, U (и Ra), Th (и MsThl) в организмах и в биосфере систематически ведется в нашей Биогеохимической лаборатории и в Гос. Радиевом институте.
Через несколько месяцев мы будем иметь точный ответ по отношению к некоторым из этих элементов. Пока же можно только условно установить место, какое занимает жизнь в круговороте радия (очевидно, это общее явление для радиоактивных элементов).
1 Е. Burxer, J. Bruk u. L. Bronstein. Biocliem. Ztschr. 181, 1927 p. 145.
2 W. Vernadsky. С. R. 191, Р., 1930, 421; В. Brunowsky. Тр. Биогеохимической лаборатории п. II: 1932, стр. 9. Ср. J. Stoklasa u. Penkava. Biologie d. Radiums и. Uraniums. L., 1932, p. 177.
3 W. Vernadsky. Geochemie. L., 1930, p. 242.
4 V. Chlopin u. W. Vernadsky. Eletrochem. Zstchr. 1932, p. 519; В. Вернадский. Природа, 1932, стр. 414.
5 Сейчас этот вывод подтвердился. Концентрация мезотория первого подтвердилась измерениями Б. Бруновского и К. Кунашевой для Lemna sp. См. V. Vernadsky, В. Brunowsky, С. Kunaseva, С. R. 197, 1933, 1556.
Роль радия, как концентратора, видна из следующей схемы:
|
2. Гидросфера. Радий сходит на нет вдали от суши.
Вадозная концентрация радия в организмах и в илу, богатом органическими остатками. Ил морей может, переходя при метаморфизме геологическими процессами в осадочные породы, давать начало в стратисфере концентрациям радия в пластовых водах. Ил океанических осадков выводит радий (и уран) из геохимического цикла. |
3. Кора выветривания (Суша)
В водных растворах нет концентрации радия. В них вадозная концентрация радия в организмах (количественного порядка кислых массивных пород). В почвах и в продуктах выветривания местные концентрации радия в связи с разрушением гранитных пород и скоплений урановых минералов. Радий концентрируется благодаря скоплению трудноразрушаемых урановых минералов или выщелачиванию урана и выделению вадозных урановых соединений. Вадозная концентрация в наземных организмах. Количественно это концентрация порядка содержания радия в кислых массивных породах. Нет определений радия в почвенных водных растворах, откуда организмы в конце концов получают радий. Это самая очередная научная задача для выяснения явления. Концентрация радия в выходах кислых массивных пород, выходящая в биосфере. При их разрушении радий переходит в воды, независимо от урана и вновь создается в вадозных урановых минералах из них происшедших. Создаются вадозные - т.е. происшедшие в биосфере концентрации радия - в богатых ураном россыпях и в осадочных урановых рудах, происшедших разрушением и водной переработкой массивных пород. Уран (и создающийся из него радий) захватывается органическими органогенными новообразованиями. |
Аналогичные процессы усиливаются в нижних частях биосферы и при метаморфических явлениях в стратисфере (под сушей и под морями - их нет под океаном).
Здесь сейчас вскрывается концентрация радия, мощная по количеству радия - но равная по порядку концентрации радия в древних (больше миллиона лет возраста - т. е. древнее молодых третичных пород) кислых породах - 10-9-10-11% радия в пластовых водах соленых и рассолах Na-Са-Сl и Са-Na-Сl, связанных с нефтеносными месторождениями. В отличие от массивных пород здесь радий отделен от урана.
Эта концентрация радия есть ныне происходящий миграционный процесс, на что указывает нахождение в этих водах как самого радия без урана, так и MsThI и ThX.
Связь радиомезоториевых вод и месторождений гелия с нефтеносными месторождениями указывает на еще невыясненное огромной значимости биогеохимическое явление, приводящее к созданию руд гелия, мезотория первого и радия.
55. К этой таблице надо сделать следующие замечания.
Во-первых, концентрация радиоактивных элементов с энергетической точки зрения является процессом, нарушающим природное устанавливающееся неоднородное равновесие в отсутствии жизни. С энергетической точки зрения устойчивым состоянием в земной коре является рассеяние радиоактивных элементов, но не их концентрация.
Жизнь является в биосфере фактором, нарушающим обычный ход процесса; организм действует здесь вопреки правилу энтропии. В биосфере мы другого такого фактора не знаем. Как бы то ни было организм создает здесь организацию миграций радиоактивных элементов для любого механизма не устойчивую, так как он концентрирует действенную энергию. По-видимому, он использует атомную энергию для жизни. Можно думать, что это связано с химическими явлениями.
На это указывает явление, которое было открыто А. А. Черепенниковым и В. И. Барановым, которое сейчас выявляется в его большом значении Гос. Радиевым институтом. Это концентрация в соленых водах нефтеносных месторождений наряду с радием его изотопа - мезотория первого. Воды эти лишены урана и тория. Мезоторий первый и радий - изотопы, химически идентичны; только физически они отличаются. Их и еще другого изотопа радия - ThX единовременная концентрация при отсутствии тория и его изотопов указывает с несомненностью, что мы имеем дело с процессом химическим.2
Нахождение мезотория в водах, богатых радием ставит, перед нами вопрос о том, есть ли в организмах торий или же только мезоторий первый - вопрос, который и биологический геохимически представляет большой интерес.3
Эта работа сейчас идет в нашей Биогеохимический лаборатории и в Гос. Радиевом институте. В связи с этим ставится другой вопрос о значении для миграции атомов радия (и его изотопа, мезотория нефтей.
С нефтями, органогенный генезис которого доказан, как показали работы, главным образом русских радиологов как-то связаны богатые радием и мезоторием соленые и рассольные пластовые воды. Исследование этого вопроса еще идет и, вероятно, в близком будущем точно выяснится.4
Пока что я отметил - условно - этот процесс, может быть связанный с жизнью, в схеме миграций радия.
56. Из сказанного ясно то значение, которое имеет жизнь для познания биосферы, даже ограничиваясь рассмотренными проблемами, которые далеко не охватывают проблемы в целом. Жизнь создает воздух (тропосферу), образует особые состояния пространства в биосфере или выявляет не чувствительные для других физических методов его свойства, концентрирует химические элементы, создавая огромные участки коры выветривания и литосферы, перераспределяет радиоактивную энергию, геологически исключительно важную.
Она своим существованием в неразрывной связи с средой жизни создает биосферу - определенную оболочку земной коры. Но ее влияние не ограничивается биосферой. Она переносит на несколько километров от поверхности геоида вглубь за пределы биосферы лучистую энергию Солнца, создавая своеобразные аккумуляторы энергии в форме горючих или легко разлагающихся измененных биогенных минералов.
Новое проявление жизни живого вещества выросло в нашей эпохе, "ила цивилизованного человечества, по-новому и с небывалой интенсивностью меняющая всю планету и проникающая вверх в стратосферу, вниз в стратисферу. Она начинает новую геологическую психозойную эпоху. Но надо не забывать, что несмотря на такое яркое значение человечества - новая природа, охватившая всю земную поверхность, ее новый лик, человечеством созданный, далеко не достигли мощности шедших до нее биогеохимических процессов. Однако, Homo sapiens fdber резко уже в аспекте геологического времени их усиливает и меняет.
Этим он определяет новую геологическую эпоху в истории Земли, вводит в нее новый мощный, небывалый, биогеохимический фактор.
2 Работы цитированы в указанной в прим. 3 на стр. 44 статье В. Хлопина и моей (1932).
3 Ср. В. Вернадский, Природа, 1932, стр. 414.
4 См. печатающуюся французскую книжку W. Vernadsky. Lee problemes de la radiogeologie, 1934.
| Предыдущая |