Нашли неточность, аошибку в тексте?

Выделите текст и нажмите
Ctrl + Enter и напишите вашу версию текста.
Спасибо.

Мы бесплатно разместим статьи, тексты, книги, публикации на Эко портале обращайтесь portaleco.ru@gmail.com

 Обобщения палеонтологии.
(0 голоса, среднее 0 из 5)
Статьи - Живое вещество.

Обобщения палеонтологии.

Среди явлений, связанных с весом, но выраженных в виде размеров, можно отметить некоторые обобщения палеонтологии.

Здесь обычно мы не имеем возможности взвесить организм, но можем заключить о его весе, исходя из его размеров. Впервые, кажется, Коп заметил изменения веса филогенетических ветвей различных организмов: по мере хода геологического времени выживающие формы увеличивают свои размеры (а следовательно, и вес) и затем вымирают. Коп связал этот свой закон с законом специализации. Это обобщение было развито Денером в особый закон увеличения роста в филогенетических ветвях. Он наблюдается почти во всех классах животного царства, но особенно резко выражен среди позвоночных. Он указал его для фораминифер, морских ежей, моллюсков, ракообразных и т. п. Для позвоночных — наблюдается у рыб, амфибий и особенно у млекопитающих разных порядков.

Формулировка этого закона как закона роста мне представляется явно неправильной, тогда как, формулируя его как закон увеличения веса, мы получаем совершенно ясное и понятное явление в жизни Природы. Ибо увеличение веса показывает большую энергию организма в добывании пищи и, очевидно, организмы, имеющие благоприятные условия для своего развития, будут, каждый как автономная часть однородной живой материи, независимо от другого, стремиться достигнуть maximum проявления своей энергии, поскольку это дозволяют внешние обстоятельства. Очевидно, мы будем видеть проявления этого в быстро развивающихся филогенетических ветвях, причем сохранение полученных размеров становится затруднительным, раз оно требует исключительно благоприятных условий для своего проявления.

Но есть целый ряд попыток нахождения законпостей, касающихся не размеров, а веса. Любопытно, что их много находим мы в старой литературе у ученых не физического, а натуралистического направления в представлениях о Космосе. Так, путешественник начала XIX столетия Бурчелл обратил внимание на чрезвычайную разницу в весе больших млекопитающих под одними и теми же широтами в Африке и Южной Америке. Это наблюдение через несколько десятков лет было вновь вызвано к жизни Ч. Дарвином в описании им путешествия на корабле «Бигль». Казалось, существовали все условия для развития тяжелых млекопитающих в Южной Америке, но в ней не находилось ничего близкого носорогу, гиппопотаму или слону Африки.

А между тем еще недавно — даже при человеке — в ней существовал мир тяжелых позвоночных, может быть, более тяжелых, чем эти млекопитающие. И Бурчелл и Дарвин не дали ответа на поставленный ими вопрос, но они поставили проблему и Дарвин собрал ряд данных о весе больших млекопитающих.

Другой пример представляет поставленный, кажется, еще в XVIII в. Бюффоном вопрос о причинах мелкости неделимых на небольших относительно островах по сравнению с близкими им видами на континентах. Этот вопрос в XIX в. обратил внимание другого великого натуралиста дарвиновского времени — Уоллеса — также не только поставившего проблему, но и решившего ее. А между тем им давно пользуются как эмпирическим правилом для научных выводов. Так, им пользовался уже Кювье для доказательства малой вероятности открытия неизвестных человеку крупных млекопитающих: в частностях он был не прав, но в общем вывод его, несомненно, был верен и проверен опытом времени.

К значению веса подходили и с другой стороны — в экспериментальной биологии. Так, например, Ритцема Босс указал на падение веса крыс при спаривании их в близком родстве в течение 30 поколений. Есть ряд наблюдений зоотехников такого же характера, но систематически они никогда не были сведены и обработаны.

В биологии тайнобрачных огромное значение имеет разная величина крупных и мелких спор. Различие размеров их иногда выражается отношением 100 ООО : 1. При опылении ветром надлежащее соприкосновение тел таких различных размеров (10 15 веса) могло бы происходить лишь крайне несовершенно и при чрезвычайном количестве микроспор. В результате подвижность микроспор была уменьшена и у растений выработались разные приспособления для соприкосновения больших и малых спор. И здесь мы имеем дело с явлениями веса, а не размеров.

Таких примеров можно привести много, но все они как-то терялись в науке, не вызывали до сих пор плодотворной работы в этой области знания.

Ярко видно это, например, в той судьбе, которая постигла одну из крупнейших идей, связанных с весом,— идею о постоянстве веса живой материи, о «количестве жизни», как выражался Бюффон, ее выдвинувший в XVIII столетии. Мы увидим, что эта идея, вновь введенная в науку в середине XIX столетия биографом Бюффона физиологом Флурансом и независимо изложенная в виде физического закона к концу XIX в. другим физиологом, Прейером, пока бесследно прошла в науке. А между тем эта идея, которая кажется сейчас каждому натуралисту странной, как увидим, имеет длинную, нами забытую историю.

38. Вес в геологических науках. Дело в том, что в научной среде не было привычки мыслить количественно. Это чрезвычайно ярко сказывается в том отделе геологии, в который вошел отдел о влиянии организмов на окружающую природу — в динамической геологии.

Весь этот отдел состоит из ряда отдельных фактов, как ш собирали еще Гофф и Лайель в первой половине XIX столетия. Числа приводились здесь только в виде иллюстраций.

Изучая движение материальных частей на земной поверхности, будут ли это горные породы, лавы, воды, газы, или организмы, ученые не охватывали явления во всем его проявлении в земной коре и не пытались свести их на проявление их массы, на определение их веса и скорости.

И до сих пор продолжается в этой области все то же самое отсутствие интереса к числу, неумение пользоваться количественным его применением.

Лишь в последнее время мы начинаем наблюдать в геологических науках новые течения. В области динамической геологии — создание во второй половине XIX в. геофизики, науки, тесно связанной с геологией и физической географией, всецело проникнутой физическими приемами изучения, резко изменяющей картину научных исканий в отвечающих ей отделах динамической геологии.

Геофизика — часть физики и геологии вместе. Она взяла материал исследования не только из геологии, но и из физической географии. А в ряде отделов физической географии — в учении об атмосфере или в океанографии — давно уже весовые приемы изучения материальных процессов получили то же значение, как в других отделах физики 29.

Сейчас к этому изменению привычек и взглядов геолога на значение числа и, в частности, веса, которое происходит под влиянием геофизики, присоединяются требования новой отрасли геологии — геохимии. В ней необходимо учитывать вес химических элементов, вес их перемещающихся масс, все равно, будут ли эти массы являться нам в виде организмов, магм, горных пород или минералов.

Очевидно, такое изменение обстановки нашего отношения к весовому изучению живого вещества должно быстро отразиться в накоплении фактического материала.

Несомненно, получение веса живого вещества не всегда является простым и несложным, но здесь не место касаться методики этого вопроса, которая вырабатывается лишь при его искании.

Третьим элементом, характеризующим живое вещество, является свойственная ему энергия.

Тут мы находимся в еще худшем положении, чем по отношению к химическому его составу и к весу.

Понятие энергии, которое со второй половины XIX в. охватило все естествознание, уже при самом начале своего возникновения выявилось при изучении живого вещества. Основные принципы учения об энергии и основные законы энергетики были добыты и высказаны не только физиками, но и исследователями живого — Гельмгольцем и Майером. Оба они исходили при его установлении из явлений жизни.

Майер был даже больше биолог, чем физик, и его мировоззрение было в значительной мере натуралистическое. Он в яркой и образной форме выразил, как один из результатов своих достижений, представление об энергетической роли живого вещества, рассматривая все его механические и физические проявления в окружающем Мире как формы солнечной энергии, которая была захвачена хлорофильным аппаратом зеленых растений и дала начало в организме новым химическим соединениям. Созданные ею из минеральных продуктов Земли зеленые растения представляли собой, по его представлениям, механизмы земной коры, аналогичные аккумуляторам, медденно в течение своей жизни тратившие на земные процессы солнечную энергию.

Животные всецело зависят во всей своей жизни от энергии, удержанной хлорофильными растениями из солнечных лучеиспусканий. Жизнь — есть проявление этой энергии.

Майер имел совершенно ясное представление об энергетическом значении организмов в окружающей природе, которую он мыслил и чувствовал как единое. Но воспринявшие учение об энергии биологи обратили главное внимание на ее значение в организме и не пошли по пути, указанном Майером. На него мы вступаем только теперь в геохимии, которая как раз имеет дело с геохимическими процессами в биосфере, столько же созданными энергией солнечных лучей, захваченных хлорофильным аппаратом, как и химические процессы, идущие внутри организма, связанные с его питанием, дыханием, движением, нагреванием и т. д. И подобно тому, как мы это наблюдали в организме, проявлением этой космической энергии являются в земной коре не только химические процессы, но и процессы физические, в частности механические и тепловые.

Обобщение Майера явилось последним основным положением нашего понимания питания растений, связанного с открытием Пристли,— за 70 лет до него — выделения свободного кислорода зеленым веществом, живую природу которого как организма доказал тогда же Сенебье. И, может быть, больше всего продвинулось изучение энергетики живого вещества в области как раз процессов, связанных с хлорофильными организмами.

По эта энергетическая роль зеленого вещества является общим свойством живой материи.

Мы можем сейчас рассматривать явления энергии в организмах совершенно параллельно явлениям материальных в них изменений. Мы имеем такой же ток энергии через организмы, как и через материю. Организм не только меняет материальные процессы в земной коре, но меняет и энергетические. Действие каждого организма незначительно, но, взятое в сумме, оно является могучим процессом на земной поверхности, и изменение энергии земной коры живой материей совершенно аналогично изменению ее перемещением в ней химических элементов.

Точно так же, как по представлению Кювье, прекрасно выражающему перемещение элементов, каждый организм представляет жизненный вихрь, постоянно поглощающий атомы материи, частью их удерживающий, частью выделяющий, частью только проводящий их через себя, частью заменяющий одними атомами другие,— такой же вихрь он образует и для явлений энергии.

Это представление, впервые, кажется, высказанное Пастером, прекрасно определяет влияние организмов на земные энергетические процессы.

Энергия поглощается организмом, в нем переходит из одной формы в другую, выделяется из организма, притом частью производит внутри его работу, частью проходит его, не изменяясь. Каждый организм представляет своеобразную энергетическую машину, а разнообразные совокупности организмов (живые вещества) являются местами сложнейших энергетических превращений.

Скопления организмов имеют огромное значение не только с материальной — химической, но и с энергетической точки зрения. Совершенно так же, как не может быть понята химия земной коры без принятия во внимание живой материи, точно так же не может быть понята без учета живой материи и ее энергетика.

В связи с этим изучением возникает ряд различных вопросов, из которых я здесь остановлюсь на немногих.

Одним из первых вопросов, стоящих перед нами в этой области, является вопрос о том, имеем ли мы дело при этом с обычными формами энергии, или же есть в живом веществе новые формы энергии, отсутствующие в мертвой материи.

Впервые, кажется, Оствальд высказал это мнение, причем он предположил, что эта особая форма энергии объясняет и само явление жизни, в частности сознание. Идея Оствальда имеет приверженцев, но никаких данных, подтверждающих существование особой энергии, отвечающей живому веществу, мы до сих пор не имеем. Может быть, наиболее ярко подошел к этим формам энергии Дастр. Он указывает, что эти формы энергии однородны и с другими формами энергии и отличаются от них постольку, поскольку эти последние отличаются друг от друга. Они проявляются в явлениях, которые наблюдаются в тканях и которые мы не можем сводить в конце концов к обычным типам физических и химических явлений 30. Характерно для этих форм энергии то, что они принадлежат к числу промежуточных форм энергии, которые не проявляются в начальной и конечной стадии явления, в которых мы, например, для животного организма, имеем дело с проявлениями химической и тепловой энергии.

Но все эти представления не выходят за пределы теорий. До сих пор мы не имеем никаких реальных данных, подтверждающих эту гипотезу. Предположение об особой форме или формах энергии, характерных для живого вещества и отличающих его от мертвой материи, не дают нам ни малейшего увеличения нашего знания о психических процессах, происходящих в организмах, и о высшей их форме — о явлениях сознания.

Из работ Рубнера и Атуктера выясняется невозможность свести духовную работу организма, работу его сознания в цепь энергетических процессов. А между тем мы увидим позже, какое огромное значение имеет работа человечества и вызванных его сознанием природных сил в геохимических процессах. Мы вынуждены поэтому искать и в этой работе проявления чего-то иного, не известного нам до сих пор в материи мертвой, и охватываемого там энергией; того, что в области организма пытаются привести в наукообразную форму в виде нового представления о не связанной с энергией жизненной силе, энтелехии, доминантах и т. п.31

Все эти понятия и представления дают нам пока чрезвычайно мало. Нам удобнее оставаться пока на реальной плоскости фактов, оставляя объяснение их для будущего.

Нам приходится и здесь пока довольствоваться лишь констатированием факта, что в области геохимических явлений мы видим проявление какого-то такого свойства живой материи, которое мы не можем привести к ее химическому составу, массе или энергии, и с которым мы не встречаемся в явлениях природы безжизненной. Будущее более глубокое изучение энергетики вопроса, может быть, позволит нам выяснить это явление более точно. Это свойство живой материи выражается как в организме, так и в его воздействии в земной коре, в частности в геохимических процессах, ею вызванных, в способности живой материи регулировать проявления энергетических процессов.

Такое регулирование энергии живой материи есть непреложный факт научного наблюдения. Таким же фактом остается для нас до сих пор и то, что мы не можем вывести его в схему нашего построения Природы, основанного на научных понятиях материи и энергии.

В энергетических достижениях необходимо еще отметить с геохимической точки зрения то представление о строении живого вещества, которое связано с источником его энергии. Оно было введено в науку физиологом Пфлюгером в его делении организмов на группы на основании условий их существования в связи с источником их пищи, т. е. веществ, поддерживающих их энергию. Пфлюгер выразил здесь особыми словами то, что ясно понималось отдельными исследователями в XVIII столетии, например Лавуазье или Принглем, и что более точно было с химической точки зрения развито Дюма и Буссенго в 20-х годах прошлого столетия, с энергетической — немного позже Майером.

Рассматривая живой мир, Пфлюгер выделил в нем автотроф- ные организмы, которые в своем существовании зависят  В. И. Вернадскийчительно от минеральной среды и не связаны с другими организмами. Источник их энергии — их пища — состоит из минералов, а получают они ее благодаря способности использовать для этого энергию солнечного луча. Аппаратом такого ее использования являются хлорофильные зерна их клеток. Эти организмы могут существовать в отсутствие всех других организмов. Все другие организмы будут или гетеротрофные или миксотрофные. Гетеротрофные организмы всецело зависят в своей пище — в источнике свойственной им энергии — от сложных углеродистых соединений, изготовленных автотрофными организмами. Без них они существовать не могут. Миксотрофные организмы пользуются обыкновенными методами добывания пищи и, очевидно, без автотрофных организмов существовать не могут.

Мы будем пользоваться этими обобщениями Пфлюгера во всем нашем дальнейшем изложении, так как оно чрезвычайно удобно для выяснения геохимических проблем.

Очевидно, источником, добывающим для всей живой материи энергию, связывающим ее с энергетической точки зрения с мертвой средой, в конце концов будут автотрофные организмы. Гетеротрофные организмы, по-видимому, запаса этой энергии не увеличивают.

Когда Пфлюгер давал свое обобщение, он знал только одну группу автотрофных организмов — зеленый хлорофильный мир и один источник их энергии — космическую лучевую энергию Солнца. Если и можно было бы допускать влияние других космических лучевых энергий, например звезд, влияние это так же мало сказывалось в изучаемых актах, как их влияние на процессы климатологии и метеорологии.

Через немного лет Виноградский сделал великое открытие новой формы автотрофных организмов, независимых в своих проявлениях от лучевой энергии Солнца. Эти низшие формы жизни — мир своеобразных бактерий — получают из минералов целиком всю энергию своей жизни: они пользуются для этого природными соединениями, богатыми кислородом.

Открытие Виноградского имеет огромное значение, как мы увидим, во всех проблемах, связанных с геохимической историей живого вещества, и мы в дальнейшем изложении с ним не раз встретимся. По-видимому, мы находимся здесь еще в начале откровений, которые дает нам научная работа по пути, открытому впервые Виноградским. Заметим лишь, что полная независимость этих организмов, которые мы будем называть автотрофными организмами 2-го рода, от энергии Солнца не может считаться доказанной, но она во всяком случае является зависимостью иного порядка, чем энергетическая связь с Солнцем зеленых растений.

Явления энергетики живого вещества, как они проявляются нам в геохимических процессах, должны обращать на себя самое большое внимание исследователей, но, к сожалению, они не могут при современном состоянии науки быть приведены в такую удобную для научной работы форму, как изучение химического состава или веса живой материи 34 и связанных с ней продуктов.

Сознание первостепенного значения энергетики охватило все мировоззрение натуралистов и тех, которые склоняются к физическому мировоззрению на Космос, е тех, которые подходят к натуралистическому мировоззрению на Природу. Но она далеко не проникла так же сильно в практическую науку и научную работу. Даже в химию опа не вошла еще в полной мере. Геологический цикл наук она захватила еще несравненно меньше.

В этих науках мы только приближаемся к возможностям пользоваться их великими указаниями, когда переходим от общих схем к реальным научным фактам. Наиболее близко подходим мы к точному числовому охвату явлений с энергетической точки зрения в геофизике и геохимии, но и тут научная работа в этом отношении резко отстала от химии, не говоря уже о физике.

Необходимо, по возможности, собирать относящийся сюда материал, так как ясно огромное значение всех этих фактов для будущего развития всех геологических наук.

Может быть, особенно ясно становится нам это благодаря вхождению понятия живого вещества в круг изучения геохимии. Живое вещество является не только источником вещества для геохимических процессов, но и источником свободной энергии, их поддерживающим: на каждом шагу мы будем встречаться с таким его значением. Оно проявляется в истории всякого элемента.

Оно резко проявляется и в области земной коры, где сосредоточено живое вещество, в биосфере. Биосфера, выделенная как особая земная оболочка 45 лет назад Эдвардом Зюссом, является самой активной земной оболочкой с геохимической точки зрения. Для нас выясняется своеобразная картина строения нашей планеты. Не только в климатологии и метеорологии, но и в геохимии и минералогии явления изменений — химические процессы — связаны не с энергией глубоких слоев земной коры или Земли, а вызываются энергией Солнца, космической энергией, при- ходимой на Землю извне. Источником изменений является богатая жизнью поверхностная пленка планеты. Аккумулятором космической энергии, распределителем ее в минералогических и геохимических процессах является сосредоточенное в ней живое вещество. Очевидно, чем больше и точнее мы будем знать его энергетические свойства, тем яснее станет нам весь процесс химических изменений земной коры, доступных нашему изучению.

Но такое изучение далеко не безразлично для самого понимания явлений энергетики. Как все физические концепции, так и представления энергетики в последние десятилетия находятся в непрерывно подвижном состоянии. Они изменяются и приспособляются к новым взглядам, новым теориям и новым фактам, открываемым физикой. Вступив бесстрашно и смело в область теоретических построений, современная физика тем самым неизбежно приняла в себя некоторые основные черты не строго научных, а философских достижений [1]*. Ее законы и ее теоретические механизмы Космоса всегда многообразны, как это ярко подтвердил недавно один из крупнейших ее представителей35. Логический анализ, углубляясь в понятия, основанные на реальном наблюдении природы, откуда берет свои понятия и теоретическая физика, всегда находят во всякой формулировке непримиримые противоречия, так как разум не в состоянии охватить целиком ни одного природного проявления и выводы из созданного им понятия никогда не будут всецело совпадать с наблюдениями следствий из отвечающего понятию природного явления.

Сейчас в энергетике мы имеем разные течения, коренное изменение наших представлений об энергии, какое вытекает из квант Планка, углубление в явления энергетики, в которых отсутствует второй закон термодинамики,— принцип Карно.

Особенно эти представления, которые привели уже нас к своеобразной статистической концепции Вселенной, имеют огромное значение для понимания геохимических явлений. В геохимических процессах, связанных с живым веществом, мы имеем дело со статистическим явлением, подчиненным принципу Карно, но объекты, охватываемые живым веществом, могут ему не подчиняться.

В связи с этим изучение энергетики проявлений жизни приводит к изменению основных понятий энергетики, в частности к созданию учения об эктропии, тесно связанною с космогоническими энергетическими представлениями и с живой материей. Как раз областью проявления эктропии и должньг были бы являться геохимические проявления живой материи. Мояшо или нет видеть в них эти проявления, покажет будущее, но (будет ли ответ положительным или отрицательным), несомненно, ввиду важности затронутых здесь вопросов они настойчиво требуют тщательного изучения энергетики живого вещества в связи с геохимическим его значением и проявлением.

Во всех до сих пор рассмотренных геохимических проблемах изучения живого вещества мы должны принимать во внимание не только современный момент. Необходимо, как мы это увидим, учитывать и его изменение в течение геологического времени.

Это явление — общее для всех без исключения заданий геологического характера и на нем нет надобности здесь подробно останавливаться. В дальнейшем изложении мы встретимся с постоянным применением этого хронологического принципа.

[1] О смысле противопоставления В. И. Вернадским научного и философского познания мира см. в Предисловии, с. 7, 8 (а также Кузнецов В. И. Естествознание, философия и становление ноосферы. Послесловие к книге В. И. Вернадского. Размышления натуралиста, кн. вторая. М„ «Наука», 1977, с. 163—177.— Ред.)


Добавить статью в закладки

 
Добавить комментарий


Защитный код
Обновить

Полное или частичное копирование материалов сайта разрешается только при указании активной ссылки на экологический портал!
Материалы размещены и подготовлены для образовательных и некоммерческих целей.
ООО "Новая Экология" © 2010 - 2017