Значение веса и весовых исчислений.
Одновременно с этим вес широко используется в некоторых прикладных научных дисциплинах, связанных с хозяйственной деятельностью человека. Здесь значение веса и весовых исчислений, с одной стороны, сказывалось в науках, связанных с отдельным хозяйством, в науках о земледелии, полеводстве и зоотехнике, с другой — с хозяйствами отдельных государств или человеческого общества вообще — с политической экономией и статистикой.
Среди материала, подвергающегося учету в этих обеих отраслях знания, можно найти много данных для решения весовым путем разнообразных биологических вопросов.
Значение веса в этих вопросах стало ясным в том в. и получило широкое признание в первой половине в. В вопросах зоотехники и полеводства мы видим учет веса, введенным в жизнь, уже в работах немецких и французских хозяев-практиков, которые касались его из экономических соображений. Учет, вызываемый торговлей и обменом, был введен в жизнь вековой народной практикой. Однако он далеко не всегда, особенно для продуктов земледелия, выражался весом. Широкое распространение здесь имели разнообразные меры объема. Ими безразлично, одновременно с весом, пользовались и создатели современной агрономии — ученые хозяева, и практики второй половины XVIII в. — Дюамель во Франции и Тэер в Германии. В начале XIX в. начала проникать в агрономию химия, сперва под влиянием Дэви (1813) в Англии, но прочное значение вес получил только после работ Буссенго (1834), Либиха (1840), Лооза (1843) и создания в 1840-х годах опытных земледельческих хозяйств и станций.
Весовой учет государственного хозяйства, в частности учет продуктов охоты, земледелия, зоотехники и т. п., тоже обративший на себя внимание только в конце XVII в., в середине XVIII в. вошел в практику со времени окончательного сформирования современного цивилизованного государства. Но научное значение эти добытые для государственной жизни цифры получили только после того, как в XIX в. выросла новая статистика с ее методами учета и обработки статистических данных.
Этими путями — исходя из охвата биологических явлений химией и статистикой — мы имеем те немногие элементы, большей частью случайного характера, из которых могут слагаться наши представления о весе живой материи во всех ее проявлениях.
Эти знания явно недостаточны. Как бы ни смотреть на организмы, и особенно на составленное из них живое вещество, мы имеем в них дело с материей, находящейся в условиях земной коры, в особом состоянии с точки зрения связанных с ней химических реакций и распределения в ней химических элементов.
Очевидно, мы можем точно — «мерой и весом» — изучать наблюдаемые в ней явления только тогда, когда мы будем основываться на нашем современном базисе при изучении материи — из определения ее массы во всех тех случаях, когда это возможно.
Мы должны делать это и в тех случаях, когда вопрос касается совокупности организмов, т. е. живого вещества, и в тех случаях, когда это касается отдельного организма, т. е. в большинстве других отделов биологии.
Если это не делается до сих пор, то только потому, что целые области проявлений живого оставались до сих пор вне научного изучения.
Обращаясь к тому материалу, который у нас сейчас имеется в распоряжении, мы видим здесь, с одной стороны, материал, связанный с вопросами жизни человека, — материал статистического характера, и, во-вторых, материал, связанный с разнообразными биологическими вопросами, — материал биологический в широком понимании этого понятия.
К первому роду материала относятся многочисленные данные о весе домашних и промысловых животных — дичи, скота, рыбы, птиц, пчел и т. п. Эти тела оцениваются как предмет национального богатства и мирового обмена, и при таком их общечеловеческом значении неизбежно они должны быть сведены к неизменной единице, каковой и является вес. Помимо общих данных о весе отдельных предметов ценностей (т. е. отдельных животных) мы имеем и общий учет их нахождения в отдельных странах и государствах и на всем земном шаре. Этот материал приходится искать в статистике экономической жизни — статистике торговли, в частности, и в учетах национального богатства.
В тесной связи с этим мы имеем и статистику продуктов живого вещества, которая должна быть нами принята во внимание, — масла, воска, меда, сала, мяса, яиц, перьев, шерсти и т. п.
Еще больше материала, несомненно, дает статистика животноводства и птицеводства, которая нередко нозволяет еще более углубляться в познание весового понимания явлений жизни, так как при этом приходится принимать во внимание те изменения общего веса соответствующего живого вещества или продуктов, из него получаемых, которые производятся культурно.
Огромный материал этого рода имеем мы по отношению к растительным продуктам. Здесь весовые данные не касаются или редко касаются целых неделимых — элементов растительного живого вещества, но дают многочисленные цифры для весового учета частей организма или семян. Мировая статистика зерна, корне- плодов, фруктов, ягод, овощей, сена, лесных продуктов и т. п. дает нам огромное количество данных, с которыми, несмотря на все их несовершенство и на их неполноту, не может не считаться геохимия.
Еще больше данных этого типа можно извлечь из измерений разного рода, которые накоплены за последние десятки лет на сельскохозяйственных и лесных станциях, опытных полях и лесных участках, опытных хозяйствах, по разнообразным вопросам, возникающим в связи с тем значением, которое приобрело в этих прикладных дисциплинах химическое изучение отвечающих им явлений.
Из этих — в общем неполных и несовершенных — данных можно получить, однако, такие сведения о весовых явлениях в культурных сгущениях, которые совершенно отсутствуют для сгущений растительного живого вещества, не связанных с жизнью человека.
Большая масса таких данных собрана сейчас в учении о лесе и лугах. От них есть все переходы к естественным сгущениям, и такой переход сейчас наблюдается в целом ряде разнообразных попыток ботаников, понемногу пользующихся в своих приемах изучения естественных сгущений приемами, выработанными в прикладных дисциплинах.
Влияние экономических и статистических вопросов о значении весового изучения живого вещества и его продуктов, несомненно, разнообразным и глубоким образом сказывается на перестройке и изучении не охваченных человеческой культурой свойств и нахождения живого вещества в земной коре.
Особенно это выдвигается теперь, когда вопросы экономики ставятся в науке (и жизни) в мировом, общечеловеческом аспекте. Так, уже в начале XX в. был поставлен на такую почву вопрос о питании человечества в ближайшем будущем, например в интересных работах Крукса.
Особенно ярко этот мировой аспект экономической статистики, касающийся живого вещества и его продуктов, стал в связи с мировой войной и разрухой последних лет, 1914 — 1921 гг.
Правда, к этим вопросам мы подходим с точки зрения интересов человечества, но ясно, что они выходят далеко из рамок такого рассмотрения, подводят нас к общим передвижениям и истории масс однородных живых веществ в земной коре.
Такое их значение сказывается на каждом шагу в тех изучениях, какие имеют место по отношению к природным явлениям, производимым вне всякого отношения к человеческой жизни.
Среди таких учетов на первом месте по своему размаху должен быть поставлен учет микроскопического населения океанов, связанный с вопросом о питании рыб, как ценного продукта человеческой культурной жизни [з1. [...] К сожалению, учет планктона не доведен до конца даже по отношению к тем задачам, ради которых он делается. Мы не имеем в общем таких же учетов тех морских организмов, которые им питаются.
Но, несомненно, вхождение таких проблем в научную мысль очень сильно повлияло на интерес к весу, и мы имеем по отношению к морским организмам в связи с этим больше данных, чем по отношению к наземным.
По отношению к этим последним почти все наши знания собраны совершенно случайно благодаря возникновению тех или иных относящихся сюда вопросов при решении разнообразных частных задач.
Так, например, собрано много данных о весе семян, частью вследствие влияния прикладных ботанических дисциплин, частью в связи с некоторыми вопросами биологии и физиологии растений.
Во многих вопросах физиологии животных и растений приходится тоже считаться с весом организмов и их частей и попутно подходить к весовому их изучению, например в вопросах обмена — питания, дыхания, экскретов. Например, для геохимии возможно воспользоваться количественными данными, с этой целью полученными для человека и некоторых млекопитающих.
Старые систематики-зоологи начали было давать веса организмов, ими описываемых, особенно для более крупных организмов. Так, например, всегда поступал Паллас. Но этот признак был отброшен последующими поколениями и заменен гораздо менее точным — и столь же изменчивым — понятием о размерах.
Главную массу нужных нам весовых данных мы должны сейчас искать разбросанными в архиве науки. Здесь мы найдем отдельные случайные наблюдения, иногда захватывающие большие группы организмов, сделанные ad. hoc при решении частных задач. Таковы, например, измерения веса (индивидуального) млекопитающих при определении, очень одно время интересовавшем физиологию, количества крови в организме, но эти измерения затем прекратились и не вызвали систематического сбора фактов. Точно так же только случайный материал собран был и для позвоночных, когда при изучении физиологии мозга явилась необходимость определять отношение веса мозга к весу целого организма. Несмотря на то значение, какое до сих пор имеет весовое изучение мозга в антропологии, психологии и т. п., и на огромное количество труда, потраченного на такое его изучение в течение десятилетий, мы до сих пор не имеем одной из опор этого изучения: весового представления об организмах, с которым мы могли бы сравнивать вес мозга. Нечего и говорить о других попытках определить вес неделимых, например ничтожные данные о весе насекомых в разные стадии их развития, которые мы находим в отдельных работах по биологии насекомых, или случайные данные о весе растений в работах, изучающих их физиологию. Все это ничтожные единичные данные, к тому же обычно неполные, случайные, никогда и нигде не собранные и исчезающие для человеческого мышления. Даже если бы мы собрали все их, их было бы ничтожно мало для нашей цели.
Мы не имеем таких данных в достаточном количестве даже там, где мы могли бы их иметь или из которых мы должны бы были исходить для получения нужных нам весовых представлений о живой материи.
Мы могли бы получить ясное представление о весе живой материи однородных живых веществ, если бы мы знали:
- количество неделимых каждого вида и
- средний вес неделимого.
Знание одного среднего веса организма не дает нам возможности определить вес живого вещества, к которому он принадлежит.
К сожалению, здесь мы имеем лишь количественные приблизительные представления самого грубого характера, никогда почти не выражаемые сколько-нибудь точными цифрами. Говорится о редких или распространенных, обычных и многочисленных видах, но подсчетов не дается. В описаниях сгущений постоянно упоминается о наблюдаемых миллионах и тысячах морских неделимых, собранных или передвигающихся в какой-нибудь местности. Лишь изредка видим мы попытки более точных подсчетов, например определений количества неделимых передвигающихся крупных животных Южной Африки в описаниях некоторых путешественников, количество птиц, собирающихся в некоторых гнездовьях, птичьих базарах и т. п.
Ни в одной из тех наук, где можно было бы ждать этих данных, мы не видим сейчас систематического исчисления неделимых вида. У нас нет их подсчета ни для одного сгущения. Одно время вопрос о количестве неделимых был поставлен в географии растений, но он быстро исчез из кругозора исследователей и заменился представлением о количестве видов. Несомненно, трудности исчисления неделимых оказались слишком велики, хотя один из основателей географии растений, Гумбольдт, правильно вначале поставил вопрос о многочисленности неделимых в качестве одного из основных элементов картины Природы. Замена этого элемента частотой видов ничего не дала в течение более чем столетней работы, и нам приходится возвращаться вновь к идеям Гумбольдта. Необходимо, как мы видели ранее, исчислять количество живого вещества, собранного в сгущениях, а для этого в целом ряде случаев удобно знать число неделимых тех или иных организмов, входящих в состав сгущения. Несомненно, такое знание в значительной мере изменит и все наши представления в биологических отделах географии.
Лишь опять-таки по отношению к организмам, имеющим то или иное значение в жизни культурного человечества, мы имеем разнообразный материал переписей.
Главная масса наиболее научно обставленных переписей касается переписей человечества и культурных организмов. Даже и для человечества едва половина его охвачена такими переписями. Переписи культурных животных лишь начинают производиться в последние десятилетия, и ошибка, которая при этом получается, очень велика. Переписи делают возможным перейти к точным весовым подсчетам масс животных и человека только тогда, когда они дают нам понятие о числовом возрастном составе слагающих данные комплексы неделимых и когда мы знаем веса различных возрастов, в них входящих. Эти данные очень трудно сейчас точно учесть, и, несомненно, мы еще очень долго не будем здесь иметь вполне удовлетворительных данных.
В этом отношении наши знания о растительных скоплениях культурного характера, где весовым образом учитываются непосредственно веса разных частей растительной массы, дают гораздо более надежные результаты.
Но по отношению к таким переписям, производимым все-таки постепенно все более и более правильно и научно, еще более несовершенны случайные исчисления числа неделимых диких, но охваченных всецело человеческой культурой организмов.
Такие исчисления мы имеем случайно и всегда в связи с техническими потребностями человека. Главным образом подсчитываются животные, хотя иногда и растения. Так, не говоря об исчислении крупных культурных растительных организмов, например плодовых деревьев или кустарников на десятину, мы имеем подсчет приходящихся на данную площадь в диких растительных сообществах хинных деревьев или деревьев, дающих каучук.
Приобретают сейчас большое научное значение исчисления количества вредных насекомых на данной площади, которые начали производиться систематически в США. Аналогичные работы проводились у нас, например, талантливым натуралистом Курдю- мовым в связи с переписью полезных для человека птиц и т. п.
Все подобного рода данные дают нам в руки богатый материал, который все увеличивается и будет увеличиваться по мере роста мировой статистики и ее неизбежного все большего значения в мировой жизни.
Любопытную форму такого статистического учета мы имеем сейчас в области микробиологии. Здесь в связи с заданиями гигиены начат и идет интереснейший учет вредных для здоровья болезнетворных микробов в окружающей нас среде — в воздухе, почве, воде, реке, озерах, океане. Мы получили уже здесь интересные числа, которые воспринимаются человеком даже слишком широко. Обычно он забывает, что метод этих исчислений бактерий не охватывает их веса. Это метод культур. Обычно он охватывает болезнетворные бактерии, иногда немногие из авто-трофных организмов 2-го рода. За исключением их, однако, есть еще целый мир микробов, находящихся в той же среде, где захвачены данные организмы, и не улавливаемых применяемыми методами подсчета.
То же самое необходимо иметь в виду и по отношению не только бактериального, но и одноклеточного и грибного микроскопического населения почв, которое стало входить в научный обиход в последние годы.
Как бы то ни было, эти и многочисленные другие весовые измерения требуют внимания геохимика, но они могут быть им вполне использованы только тогда, когда будут соединены с химическим анализом.
Несомненно к тому же, что они составляют небольшую часть весового свойства живой природы.
Лишь тогда, когда сознание научного значения веса в этой области увеличится, мы получим все нужные нам данные для научной работы.
Нельзя сомневаться, что такое сознание должно охватить науку. Биология встречает сейчас подготовленную для этого почву в геохимии. Постоянно, в самых различных областях ее, мы видим попытки стать на эту точную почву научной работы. И количество таких попыток все увеличивается. Однако они не получили еще признания и не подверглись систематическому изучению, кроме отдельных, относительно небольших областей Природы.
Одной из задач этой книги является возбуждение внимания и работы в этом направлении: в познании массы как живого вещества — масс организмов в земной коре, так и отдельного организма — масс отдельных его морфологических или физиологических частей.
До сих пор значительное число обобщений, связанных с весом, приняло в биологических науках другой облик, выражается не в единицах массы, а в единицах пространства, главным образом в числах длины, реже — объема и поверхности. Несомненно, корни таких впечатлений от организма лежат в обыденном наблюдении явлений больших и малых величин организмов.
Из этих обыденных наблюдений, из здравого смысла выросли и все измерения натуралистов. Они вошли в жизнь как очень удобная форма точного представления об организме, и можно сказать, что изменения длины организмов охватывают сейчас всю область систематики и в зоологии и в ботанике. Эти данные являются очень важным признаком. Они существуют, вероятно, почти для всех видов и рас организмов
В конце концов они сейчас вошли в жизнь в научной работе и совершенно вытеснили представления о весе организмов. К этому побуждает удобство их получения, однако несомненно существуют основания для целого ряда вопросов биологического характера не идти дальше таких измерений организм
Можно рассматривать линейное измерение — длину — организма как такую величину, кубическая производная которой дает нам представление о массе тела.
Это верно, например, при сравнении организмов одинаковой геометрической формы и, в общем, состоящих из одинакового вещества — для них отношения между их длинами будут отвечать кубическим отношениям их веса (массы). Так, например, для рыб веса их будут относиться как кубы длины их тела. Это давно установленный эмпирический факт, который находится в связи с общими физиологическими основами существования организма. Такое соотношение у рыб связано с характером их обмена. Доказательством является то, что потребление, например, ими кислорода, тесно связанное с обменом веществ, неизбежно при увеличении или поддержании веса их живого вещества — пропорционально квадрату их длины.
Ибо обмен веществ у многих, но не у всех животных увеличивается не пропорционально их массе, но пропорционально их поверхности — площади, т. е. пропорционально квадрату длины в двух геометрически одинаковых организмах, длина которых относится как 1 : 2, обмен их веществ относится не как 1 : 8, как относятся их массы, но как 1 : 4, подобно их поверхностям. Обмен, отнесенный к единице массы, тем меньше, чем животное больше. В связи с этим в крупном животном количество нового вещества, создаваемого в организме в единицу времени, вычисленное к единице его массы, будет меньше, чем в маленьком, более легком животном. Это связано с тем, что обмен веществ — пищи, тесно связанной с созданием новой живой материи, отнесенный к единице массы, как мы видели, должен быть меньше у тяжелых организмов.
Для целого ряда биологических вопросов можно пользоваться поэтому линейными размерами вместо весовых соотношений и даже иногда этим путем получать более простые данные. Однако это наблюдается далеко не всегда и не может быть распространяемо на огромное количество разнообразнейших проблем биологии и особенно геохимии.
Во-первых, указанной связи между линейной длиной и обменом веществ не наблюдается у огромного количества некоторых организмов, например ее нет у насекомых. Во-вторых, область возможного при этом сравнения ограничивается немногими вопросами и существует только для организмов одинаковой формы. Это все, очевидно, указывает на то, что измерения этого рода, как в моем случае, не могут заменить весового определения, и если они делаются, то это является следствием научных привычек, но не истекает из сути дела.
В общем, в этой области явлений мы не имеем достаточной продуманности и законченности. Здесь нет сложившихся навыков, но мы имеем целый ряд разнообразных частичных попыток выявления значения веса или явно связанного с ним размера организмов при решении разнообразнейших вопросов биологического значения. В огромном большинстве случаев мы здесь лишь намечаем пути для будущего.
