Живое вещество и особенности его изучения в геохимии.

Неразрывная связь живого и мертвого. Определение живого вещества. Свойства однородного живого вещества как видовой признак. Механические смеси однородного живого вещества.

Социальные и рассеянные однородные живые вещества. Органические смеси. Изменения однородного живого вещества во времени. Биологический элемент времени. Периодические изменения однородного живого вещества. Состав живого вещества. Сторонние организмы в элементах однородного живого вещества. Индивид как элемент живого вещества. Постороннее вещество в однородном живом веществе.

Неживая часть организмов в однородном живом веществе. Биологические разности живого вещества. Половые разности однородного живого вещества. Смена морфологически различных поколений. Социальные разности однородного живого вещества. Живое вещество в геологическом времени.

Неразрывная связь живого и мертвого.

Точно так же, как отделяют резкой гранью человечество от прочей живой материи, нередко отделяют всю живую материю, составляющие ее организмы, от окружающей среды. Забывают, что с мертвой материей — средой — организм связан неразрывно. Можно отделить его только мысленно. Отделив мысленно организмы от окружающей среды и не принимая ее во внимание, мы изучаем организмы в совершенно абстрактной, не отвечающей действительности обстановке. При таком отделении мы изучаем не природный организм, а абстракцию, часть организма, мысленно поставленную в невозможное в природе положение.

Забывается принцип неразрывной связи живого и мертвого — та неразрывная, ни на секунду не прекращающаяся связь, которая существует между организмом и внешней средой, в которой живет организм — жизненный вихрь материи, на который указывал Кювье, тот вихрь, который проносит химические элементы среды через организм — одни из них оставляет, другие возвращает во внешнюю среду. Организм составляет неразрывную часть земной коры, есть ее порождение, часть ее химического механизма, через который проходят во время жизненного процесса химические элементы. Лишь в исключительных случаях, в спорах и зернах, во время анабиоза и т. п. ослабляется или прекращается связь живого организма и некоторых стадий его развития с внешней средой, но тогда организм являет для нас все признаки не жизни, а смерти, в данном случае мнимой.

Неведомая нам до сих пор в своей основе «жизнь» регулирует «жизненный вихрь» материи, прохоящей через организм.

Она меняет для вещества, для всех входящих в организм и строящих его химических элементов условия их химических равновесий. Живая материя является совершенно особой химической областью в химии земной коры. В ней все химические явления меняются, создаются многие сотни тысяч (надо думать миллионы) разнообразных, нигде в других условиях на земном шаре неведомых химических соединений, могущих существовать совместно только в живом веществе, однако лишь при одном условии — при его неразрывной материальной и энергетической связи с внешней космической средой.

В живой материи, в каждой ее клетке, в мельчайших ее неделимых, даже в соизмеримых по размерам с длиной световых волн, идет постоянный молекулярный обмен химических атомов и отдельные химические соединения постоянно в ней возрождаются, исправляются, т. е. в них идет вихрь сменяющих друг друга химических атомов.

Смерть вносит прекращение этого движения и быстрое разрушение при жизни существующих соединений. Это резкое влияние смерти было правильно подчеркнуто Шталем, как то чудо, которого мы не замечаем, потому что мы к нему привыкли. Он пытался лишить его этого особого положения, ввести его в рамки научной работы, создавая понятие жизненной силы, судьба которой в истории науки не отвечала ее идейному генезису. С состоянием смерти в живой материи, в химических ее процессах наступают новые условия. Но связь с внешней средой не прекращается. Созданные в живой среде химические соединения распадаются, медленно переходят в устойчивые формы коры выветривания. Химические элементы дают новые соединения — минералы, количество которых исчисляется не сотнями тысяч и миллионами, а немногими тысячами.

Эти природные соединения мертвой природы немедленно вновь охватываются живым веществом и их элементы снова попадают в жизненный вихрь. Идет непрерывный круговой процесс.

Ясно, что организм есть часть большого механизма — земной коры, неразрывно и теснейшим образом с ним связанная.

Если мы тем не менее в биологических науках изучаем организм отдельно от среды, забываем об этой связи и постоянно идем в науке этим путем, то это вызывается не только удобствами научной работы, экономией научной мысли, но и тем, что аксиома о неразрывной связи живого и мертвого в земной коре достигнута и входит в науку извне, не является результатом научного наблюдения, опыта и обобщения.

Если, однако, мы должны это делать без особенно вредных последствий в большом количестве биологических изысканий, мы не можем резко отделять организм от окружающей его мертвой среды в геохимии. Объект изучения биологии — живое вещество — должен быть изучаем в тесной и неразрывной связи с некоторым количеством вещества внешней среды, необходимого для жизни, не дозволяющего наступления смерти, ибо иначе изменятся подлежащие изучению химические процессы.

В живом- веществе необходимо охватить не только организм, но и ту часть окружающей его и связанной с ним мертвой материи, внешней среды, которая, безусловно, необходима для жизни организма в определенный короткий промежуток времени и которая геохимически неотделима от организма, участвует во всех его химических реакциях, ими определяется и изменяется в своем составе.

Очень трудно определить, какая часть мертвой среды неизбежно этим путем входит в живое вещество и должна быть принята для изучения как его составная часть.

Во всяком случае ясно, что надо принять в состав живой материи:

те газы, которые должны находиться в организме в данный определенный промежуток времени для того, чтобы организм мог существовать, был живым;
то количество пищи, которое в среднем находится в его областях в данный момент (под пищей приходится понимать и те вещества, которые при этих процессах только проходят через организм, но им не усваиваются, например ту землю, которая проходит через пищеварительный аппарат червей или гусениц). Эта пища, земля и т. п. непременно должны присчитываться к весу организма как часть живой материи, ибо без них живой организм не может существовать;
то же самое должно быть принимаемо по отношению к водным организмам. Необходимо принимать во внимание то количество жидкости, воды данного состава и данных физических свойств, которое связано с организмом для того, чтобы он мог в данный промежуток времени существовать.

Во всех этих случаях мы, конечно, вносим в наши рассуждения некоторый условный элемент — ограничиваем это стороннее организму вещество тем его количеством, которое необходимо для поддержания жизни в течение очень короткого времени — периода нашего изучения. Мы увидим позже, что есть известный промежуток времени, имеющий биологическое значение, который может быть нами признан исходным, Но все же наша единица времени будет несколько условна. Но эта условность неизбежна. В конце концов общая сумма организмов, живая материя, полученная этим путем, будет представлять нечто весьма определенное. По весу она будет превышать вес организмов на совершенно определенную величину, связанную с жизнедеятельностью организмов, т. е. с геохимическим их эффектом. Тот добавок, который получается этим путем, определяется характером и интенсивностью их жизнедеятельности: их жадностью к пище, силой их дыхания, емкостью тела организмов для газа и воздуха, величиной их поверхности, смачиваемой водой, и т. д. Все безжизненное вещество, которое этим путем прибавляется к организмам, теснейшим образом связано с живой материей всеми своими химическими процессами и с геохимической точки зрения от организма неотделимо.

Через эту часть безжизненной материи, которую мы включаем в состав живого вещества, ближайшую к организму, организм поддерживает теснейший обмен и связь со всем его окружающим, с безжизненной мертвой средой.

Но связь с этой средой на этом не кончается.

Организм не только извлекает из безжизненной среды все элементы своего вещества, разрушая и изменяя мертвые ее соединения, он после смерти и даже в течение жизни постоянно возвращает в эту внешнюю среду взятое из нее вещество.

Мы имеем здесь выделения организма разного рода — газы дыхания, пот, запахи, экскременты, мочу и т. д. Эти выделения постоянно идут, теснейшим образом связаны с химическими процессами, идущими в организмах, и не менее тесно связаны с окружающей организм внешней средой. Куда мы должны относить эти вещества, к живой — в нашем смысле — материи или мертвой?

Несомненно, при взвешивании организмов мы всегда в организме взвешиваем некоторое количество этих выделений и нет организма, где бы их уже не было. Эта их часть, несомненно, для нас совершенно неотделима от живой материи.

Но и остальная часть выделений, безусловно, должна быть причислена к живой материи, так как она по своему происхождению с ней связана, ею выделяется в окружающую безжизненную среду, несет в себе соединения, выработанные в организме, и энергию, им собранную, без организма эти образования на Земле не существуют.

Эти выделения, таким образом, хотя и лишенные жизни, мертвые, теснейшим образом быстро смешивающиеся с мертвой материей, должны быть нами причисляемы к живой материи. Мы будем рассматривать их как ее часть.

Мы увидим, что этот вывод, который на первый взгляд кажется странным, имеет все основания еще и потому, что эти остатки немедленно утилизируются новыми живыми организмами, нередко проникнуты ими насквозь и потому неотделимы для нас от живой материи в тесном смысле этого слова. В них не зарождается жизнь самопроизвольно, как некогда думали, но жизнь находит в них среду, чрезвычайно благоприятную для развития ее представителей. И это не является случайностью.

На этом, однако, область живого вещества не заканчивается. К нему должны быть причислены и все отмершие и потерянные организмами части их тела — ветви, опавшая листва, куски кожи, невидный, но постоянно теряемый слой эпителия покровов, шерсть, пух и т. д. — все то, что случайно или закономерно отпадает от организма в течение его жизни. У огромного количества животных мы имеем приспособление для линьки, для смены кожи, у растений — листопад. Количество вещества, этим путем выделяемого, превышает нередко в конце концов вес организма. Эти все части медленно умирают, постепенно переходят в части трупов. Они несут соединения и энергию яживого вещества, им выработаны, им вносятся в мертвую среду И хотя они скоро перестают быть живыми, быстро или медленно переходят в обычные тела безжизненной природы, они по своему происхождению и идущим в них химическим реакциям ей чужды и не могут быть причислены прямо без оговорок в мертвую безжизненную природу. Придет время, их вещество перейдет в ее соединения, но если мы хотим учесть геохимическое значение живого вещества в земной коре, мы прежде всего должны определить в ней его массу и энергию. Масса же я энергия этих отпавших частей организмов принадлежит к живому веществу. К тому же все эти части организмов немедленно заполняются жизнью, новыми спорофитами — организмами, которые на них поселяются, их перерабатывают и их изменяют.

То что верно относительно отмерших частей организмов, в той же самой степени верно и по отношению к самим организмам после их отмирания, к их трупам. Эти трупы — по тем же соображениям — должны быть причислены к живой материи.

В этом утверждении нет никакого противоречия, или вернее есть только противоречие словесное. Если бы мы не захотели идти по тому логическому пути, по какому сейчас шел я, мы все равно причислили бы все эти трупы и все эти отмершие части к живой материи. Ибо они всегда — в среднем — насыщены разнообразными организмами, до конца использующими находящиеся в них соединения для жизни. В среднем масса и энергия всех этих организмов в конце концов будут равны массе и энергии трупов и отмерших частей. Лишь небольшая, может быть, постоянная часть их ими не используется.

Таким образом, мы включаем в живое вещество:

все живые организмы, животные и растительные, в том числе и все человечество, существующие в данный момент,
всю ту часть вещества окружающей их среды — жидкой, твердой или газообразной, которая, безусловно, необходима для сохранения ими жизни в короткий, но определенный промежуток времени наблюдения (к определению которого я вернусь ниже),
все выделения организмов, находящиеся вне организмов в земной коре в тот же промежуток времени,
все отмершие и отмирающие их части, находящиеся в тот же промежуток времени вне их, и, наконец,
все трупы организмов и их остатки, находящиеся в тот же промежуток времени на земной поверхности.

Мы будем всех их считать одинаковым проявлением массы, состава и энергии живого — а не мертвого — вещества.

При таком понимании живого вещества необходимо рассмотреть некоторые биологические явления, которые не могут быть оставлены нами без внимания. Эти явления связаны с чрезвычайно резким изменением в организмах в известных стадиях их жизни тех функций, которые являются исходными в нашей характеристике живого вещества, — функций дыхания, питания, выделений организмов и т. д.

Это выражается:

во-первых, в резких различиях в интенсивности проявления данных жизненных функций,
во-вторых, в резком изменении благодаря этому самого живого вещества для одного и того же вида организмов на разных стадиях их жизни.

Это связано с тем, что мы среди организмов встречаем такие состояния, которые свойственны отдельным их группам, когда всякие внешние проявления жизни замирают или же чрезвычайно ослабляются. В обыкновенном зерне или споре растений мы имеем яркий пример первого рода, названный Клодом Бернаром «vie latente». Зерно или спора являются живыми, но могут неопределенно долгое время, по-видимому, иногда многие столетия, находиться в замкнутом состоянии, вые всякого вещественного обмена с окружающим. Их геохимическое значение в этом случае ничем не отличается от остальной мертвой материи, от которой их не отделяют и некоторые современные натуралисты-философы.

Во всех этих случаях мы встречаемся с чрезвычайным изменением интенсивности жизни одного и того же организма в связи с изменением среды или стадий его развития. При таких больших колебаниях делается очень трудным для некоторых организмов, а иногда и для группы организмов, точно исчислить отвечающее им живое вещество.

Понятие видового живого вещества, т. е. живого вещества, отвечающего данному виду, является слишком колеблющимся и сложным, не вполне однородным как раз с точки зрения тех явлений, которые имеют значение в геохимии, т. е. тех сторон жизни организмов, которые влияют на изменение внешней среды. Очевидно, масса, состав, энергия организма в стадии анабиоза или в сухом состоянии резко отличаются от состава, веса и энергии того же организма в стадии полного его проявления в окружающем. Состав, вес и энергия деревьев нашего леса зимой и летом резко различны.