Свои разработки Вернадский стремился использовать на благо народа, в развитии техники и экономики. Наиболее ярко это проявилось в создании и деятельности Комиссии по изучению естественных производительных сил России (КЕПС).
21 января 1915 г. Вернадский написал записку в Физико-математическое отделение Академии наук о желательности создания при Академии наук постоянной Комиссии по изучению естественных производительных сил России. Вместе с ним записку подписали А. П. Карпинский, Б. Б. Голицын, Н. С. Курнаков, Н. И. Андрусов. 4 февраля 1915 г. решением Отделения образована КЕПС в составе академиков: Н. И. Андрусов, И. П. Бородин, П. И. Вальден, В. И. Вернадский, Б. Б. Голицын, В. В. Заленский, А. П. Карпинский, Н. С. Курнаков, Н. В. Насонов, И. П. Павлов, В. И. Палладин, М. А. Рыкачев, А. С. Фаминцын. Председателем КЕПС избран В. И. Вернадский. Академик П. И. Вальден так отзывался о работе КЕПС: «Что же касается проекта В. И. Вернадского «Об изучении естественных производительных сил России», то нельзя не согласиться, что он составлен рукой мастера-организатора и открывает перед нами всю печальную картину того, что до сих пор еще не сделано нами в кратчайшем времени».
КЕПС начинает издавать свои работы, которые пользуются авторитетом у специалистов. Официальным периодическим органом КЕПС стал журнал «Природа». В нем подробно освещаются планы работ, результаты экспедиций (КЕПС организовала 14 специальных экспедиций в различные районы страны).
На регулярно проводимых совещаниях обсуждаются актуальные проблемы изучения и использования природных ресурсов страны, организации разветвленной сети научно-исследовательских институтов (с докладом об этом плане выступил Вернадский), развитием высшей школы и просвещения, содействие работе библиотек. Под руководством Вернадского, по его инициативе создано более 20 научных учреждений, в том числе Радиевый институт, Биогеохимическая лаборатория (впоследствии переросшая в Институт геохимии и аналитической химии), Комиссия по истории знаний (ныне Институт истории естествознания и техники АН СССР), Комиссия по многолетней мерзлоте (затем выросшая в Институт мерзлотоведения АН СССР), Комитет по метеоритам, Комиссия по четвертичному периоду, Комиссия по определению абсолютного возраста геологических формаций и др.
Россия вышла из захватнической не нужной народу империалистической войны революционным путем. Декрет о мире стал одним из первых законов, принятых уполномоченной трудящимися властью. В первые же годы советской власти КЕПС смогла наконец развернуть свою работу при полной поддержке со стороны государства. Написанный В. И. Лениным в 1918 г. «Набросок плана научно-технических работ» ориентировал ученых на всемерное развитие исследований естественных производительных сил России. Вернадский пишет: «Невозможное становится возможным. Развертывается новое мировое явление. Чувствую силу русской нации. Думаю о новых научных работах». В эти годы Вернадский ведет огромную организаторскую работу в КЕПС, способствует быстрому развитию системы научных учреждений, обеспечивающей экономический подъем страны.
По признанию самого Вернадского, его деятельность в КЕПСе и Сельскохозяйственном ученом комитете сыграли определенную роль в том, что он в своих научных поисках сосредоточил внимание на важном значении изучения геохимических проблем для учета, использования естественных производительных сил страны.
Работы КЕПС имели большое значение для развития экономики страны. В годы Великой Отечественной войны стала до конца ясной историческая роль КЕПС в обеспечении победы советского народа над фашизмом.
Проблема радия
На пороге XX в. было открыто явление радиоактивности. У Вернадского сразу же проявился интерес к радиоактивности, который не покидал его всю жизнь. Это проявлялось в его личных изысканиях и работах его учеников, в организационной деятельности, в контактах с зарубежными, работающими в этой области учеными.
В 1907 г. по инициативе В. И. Вернадского, А. П. Карпинского, Ф. Н. Чернышева Академия наук начинает планомерные работы по изучению радиоактивных минералов России. С этого времени все вопросы научного, организационного и финансового обеспечения исследований в области «проблемы радия» надолго становятся одним из важнейших пунктов личной программы великого естествоиспытателя.
Открытие радиоактивности с самого начала понималось Вернадским как крупнейшее научное достижение, которое должно оказать громадное влияние на развитие наук о Земле. Тепловой режим Земли, энергетика геологических процессов, геологическое время и другие естественнонаучные проблемы в свете учения о радиоактивности получили новое объяснение, потребовали решения новых задач.
В Геологическом музее стали накапливаться радиоактивные минералы, начала создаваться научно-техническая база радиологической аппаратуры. Далеко не все понимали необходимость работ в этой области, большинство считали их не имеющими практической ценности. Это тормозило исследования. Со свойственным ему оптимизмом Вернадский настойчиво и последовательно проводит в Академии наук программу работ по изучению радиоактивности.
15 сентября 1910 г. была учреждена Радиевая комиссия Академии наук. Вернадский представляет в эту комиссию записку «О необходимости исследования радиоактивных минералов Российской империи», которая включала следующие разделы: значение радия; радиоактивные руды вне России; запасы радиоактивных элементов в земной коре; уран в земной коре; торий в земной коре; радий и его аналоги в земной коре; состояние знаний о радиоактивности поверхности России; обзор месторождений радиоактивных минералов России; общие задачи исследования радиоактивных минералов в России. В этой записке ученый формулирует широкую научную программу с учетом работ, ведущихся за рубежом, а также мировоззренческой и социальной перспективы этой проблемы.
«Задачи дня в области радия» — так назвал свой доклад Вернадский 29 декабря 1910 г. на Общем собрании Академии наук. Это было выдающееся событие не только в жизни ученого, но и в науке. В докладе открытие радиоактивности охарактеризовано как победа атомистического представления о структуре мира. Это событие имеет большое значение для всех людей. О его будущем Вернадский говорит так: «Перед нами открылись источники энергии, перед которыми по силе и знанию бледнеют сила пар, сила электричества, сила взрывчатых химических процессов. Мы, дети XIX в., на каждом шагу свыклись с силой пара и электричества, мы знаем, как глубоко они изменили и изменяют всю социальную структуру человеческих обществ, больше того, как глубоко они меняют более мелкую бытовую обстановку человеческой личности, охватывают самые медленно сдвигающиеся навыки и привычки, переживающие без изменения целые исторические периоды. А теперь перед нами открываются в явлениях радиоактивности источники атомной энергии, в миллионы раз превышающие все те источники сил, какие рисовались человеческому воображению». В 1911 г. Вернадский начинает подготовку экспедиций по поиску в стране радиоактивных руд, в следующем году он уже руководит этими экспедициями.
Мысли Вернадского о радиоактивности направлены и на решение насущных практических задач человечества. Еще в 1914 г. в Петрограде на Первом Всероссийском съезде по борьбе с раковыми заболеваниями ученый одобрил работы одесских медиков по применению радиоактивных минералов для лечения болезни; съезд высказался за создание «Лиги борьбы против раковых заболеваний».
Один из институтов, создание которых предусматривалось планами КЕПС, был Радиевый. Осенью 1921 г. Вернадский смог заняться организацией Радиевого института. С 1 января 1922 г. Радиевый институт начал функционировать как самостоятельное научное учреждение в структуре Академии наук. Вернадским была поставлена задача: «Радиевый институт должен быть сейчас организован так, чтобы он мог направлять свою работу на овладение атомной энергией».
В одной из своих записок Вернадский указывает, что в Радиевом институте должно быть три связанных в работе и управлении, но раздельно построенных сектора-отдела: физический (и космофизический); геохимически-геофизический; химически-технологический. Кроме этого, должен быть особый, возможно государственный фонд радия, которым должен распоряжаться особый Междуведомственный Комитет.
Радиевый институт объединил три учреждения: минералогическую, позже названную радиогеохимической, лабораторию при геологическом и минералогическом музее Российской Академии наук, существующую с 1911 г.; Коллегию по организации и эксплуатации пробного Радиевого завода, находящегося около пристани Тихие Горы на реке Каме, преобразованную в 1921 г. в специальную Радиевую лабораторию при Академии наук; Радиевое отделение Государственного Рентгенологического и Радиологического института. Вернадский пишет: «Я решился принять на себя обязанности директора Радиевого института лишь при условии связи его с Академией наук в полном сознании, что только этим путем можно избежать всяких осложнений для Академии при явно совершенно необходимой правильной реорганизации Государственной исследовательской работы в этой области. Оставлять дело в старом стиле дальше было невозможно, с другой стороны Российская Академия наук первая больше 10 лет тому назад организовавшая изучение радия в России и до сих пор стоит во главе этого дела, работы ее ослабленные с 1914 года не прерывались и не закончены и всякая иная комбинация организации этого дела грозила бы разрушением достигнутых результатов. Создание Государственного Радиевого Института при Российской Академии Наук является лишь необходимым следствием его работ в этой области. Оно же даст возможность сохранить Российской Ака- демии Наук в своих руках распоряжение запасами радия, столь необходимого в интересах научной работы».
В 1922 г. Вернадский тревожно спрашивает: готово ли человечество к неизбежному и близкому овладению энергией атомного распада, употребит ли оно эту энергию для расширения своего благосостояния или самоуничтожения? До Хиросимы и Нагасаки оставалось 23 года...
Комплексный, межотраслевой характер мирных исследований радиоактивности убедительно прослеживается по первой Производственной программе Радиевого института на 1922 г., в которой значатся темы: исследование радиоактивности почвы и атмосферы и влияние ее на растительный и животный мир; связь явлений радиоактивности с электромагнитными излучениями коротких волн и тяготением; влияние радиоактивности на условия кристаллизации; изучение роли живого вещества и истории радиоэлементов в земной коре; спектроскопия живого вещества; химическое исследование живого вещества и выделение чистых изотопов из природных тел и живых организмов.
Вернадский большое внимание уделял вкладу Радиевого института в естественнонаучные исследования. 20 ноября 1934 г. он выступил на заседании Ученого совета Радиевого института, в котором сказал: «В настоящее время, в связи с изучением радиоактивных явлений, в геологии происходит такой же перелом, как и при основании учения о стратиграфии. Впервые на возможность определения абсолютного возраста пород по радиоактивным данным указал П. Кюри. 10 лет тому назад в Вашингтоне мнение геологов и радиологов в отношении продолжительности геологических периодов разошлись примерно на полмиллиарда лет. В настоящее время мнение склонилось к цифре, данной радиологами, — двум миллиардам лет. Второй вопрос, о шкале геологического времени, еще не получил разрешения. Разрешение обоих вопросов у нас может быть сделано легче, чем в других странах. Необходимо учитывать, что в течение геологических периодов земной шар меняет свой состав вследствие радиоактивного распада. Количество выделяющейся при радиоактивных явлениях энергии с избытком достаточно для теплового баланса Земли. Изучение радиохимических процессов почти еще не начато. Необходимо учитывать, что они аккумулируются в наиболее древних участках земной коры. Необходимо включить определение геологического времени по радиоактивным данным в текущую геологическую работу. В первую очередь перечисленные работы должны быть поставлены в Радиевом Институте. Эти работы должны быть проведены к Международному Геологическому Конгрессу, который будет у нас в 1937 году».
Много Вернадский затрачивает усилий на приобретение оборудования, создание новых уникальных установок. В 1937 г. в Радиевом институте был запущен первый советский циклотрон. Записки, статьи, выступления тех лет проникнуты заботой Вернадского об обеспечении института необходимым оборудованием, борьбой с бюрократизмом, вниманием к молодым ученым... Вокруг него сформировалась группа талантливых ученых, которые в последующем продолжили отечественные работы в области «проблемы радия».
Рождение радиогеологии
Вернадский оценил радиоактивность с точки зрения геолога. Он настаивал на том, чтобы в радиоактивном распаде видеть важный источник энергии глубинных геологических процессов. Наряду с лучистой энергией Солнца радиоактивный распад служит источником тепловой энергии Земли. Со свойственной ему научной широтой Вернадский успехи радиационной физики переносит в геологию, дополняя уже начатые им геохимические исследования. Он дает научное определение целей и задач радиогеологии: «Радиогеология изучает ход радиоактивных процессов в нашей планете, их отражение и их проявление в геологических явлениях». В качестве ближайших задач новой ветви геологической науки он называет для радиогеологии: 1) выяснение древнейших участков суши; 2) установление гелиевого дыхания Земли как меры радиоактивного распада во всей нашей планете.
Зарождение и развитие радиогеологии произошло благодаря объединению усилий геологов, химиков и физиков, обративших внимание на изучение радиоактивности горных пород и минералов: В. И. Вернадский, А, П. Соколов, А. Е. Ферсман, К. А. Ненадкевич, А. П. Герасимов, В. Г. Хлопин и др. Радиогеология использует данные и методы радиохимии и ядерной физики, затрагивает вопросы космогонии и астрофизики.
Радиоактивные элементы присутствуют во всех минералах. Их распад сопровождается выделением тепловой энергии, вызывая определенные геологические процессы. Для геологии важным является вопрос о содержании радиоактивных элементов (радия, урана, тория) в земной коре. Открытие радиоактивности позволило по-новому подойти к оценке возраста Земли. Стало возможным выявление древнейших минералов. Радиогеология позволила в общих чертах представить далекое прошлое нашей планеты и установить длительность того геологического и космического времени, которое не отражено в каменном материале. Определение абсолютного геологического возраста минералов и горных пород — одна из наиболее детально разработанных проблем радиогеологии.
Однако радиогеология охватывает и другие актуальные проблемы геологических наук: тепловой режим и тектоническое развитие Земли, выяснение скорости течения различных геологических процессов в далеком прошлом, исследование древнейшей догеологической истории Земли и даже космической предыстории ее вещества. Радиогеоло- гия, по мнению Вернадского, влияет на другие науки: «Науки о Земле начинают меняться под влиянием явлений радиоактивности, как 24 года назад менялись науки физические и химические».
Как считает ученый, подготовительный период в выяснении геологической роли радиоактивности закончился в 1935 г. «Сейчас можно и нужно говорить о новой создающейся науке — о радиогеологии — науке о радиоактивных свойствах нашей планеты, о происходящих в ней, ей свойственных, особых радиоактивных явлениях. Эта новая отрасль знания находится в быстром становлении и должна быть сейчас освоена и продумана теоретически и практически, ибо она имеет для нас не только глубочайшее значение, так как связывает с новой физикой и новой химией в конкретной земной обстановке — науки о жизни, о нас самих, но и потому, что она дает в руки человека и новые формы овладения природой, новую силу».
Учение о биосфере
В течение времени медленно выделяется из материала науки ее остов, который считается обязательным и не должен возбуждать сомнений. Такой остов для науки о биосфере к 30-м годам нашего столетия создал Вернадский. Он говорил об этом так: «Я ясно стал осознавать, что мне суждено сказать человечеству новое в том учении о живом веществе, которое я создаю, и что это есть мое призвание, моя обязанность, наложенная на меня, которую я должен проводить в жизнь, — как пророк, чувствующий внутри себя голос, призывающий его к деятельности. Я чувствовал в себе демона Сократа. Сейчас я сознаю, что это же учение может оказать такое же влияние, как книга Дарвина, и в таком случае, я, нисколько не меняясь в своей сущности, попадаю в первые ряды мировых ученых».
Еще в студенческие годы Вернадский поставил перед собой вопросы о закономерностях развития живой материи, о ее составе и свойствах, о соотношениях с неживой материей, о сущности жизни и т. д. В последние годы пребывания в Петербургском университете он размышлял над проблемами взаимоотношений природы и человека. Докучаев оказал сильное влияние на становление его взглядов. Нельзя разделить природные явления на независимые друг от друга части без вреда для получаемого вывода. Надо брать природу как целое. Такой подход стал характерен для всего научного и философского творчества Вернадского. Он работал по проблемам, не считаясь с научными рамками.
История человеческого общества — это история взаимоотношений человека с природой. В античное время ведущим признаком этих взаимоотношений были единство и гармония. В средние века — подчинение человека природе. В новое время — противопоставление человека природе, покорение, природы. Повсеместно природные биогеоценозы заменяются культурными. В природных экосистемах коренным образом перестраиваются биотические связи. Термин «биосфера» впервые был употреблен еще в начале прошлого века Жаном Батистом Ламарком. Геологический смысл в него вложил австрийский ученый Эдуард Зюсс. По Зюссу, биосфера — область нахождения живой материи; это статическое определение биосферы.
Основные идеи Вернадского о биосфере сложились к началу 20-х годов и были опубликованы в 1926 г. в книге «Биосфера», состоящей из двух очерков: «Биосфера в космосе» и «Область жизни». По Вернадскому, биосфера — организованная, динамическая и устойчиво уравновешенная, самоподдерживающаяся и саморазвивающаяся система. Основной чертой ее организованности является биогенная миграция химических элементов, производимая силами жизни, источником энергии которой является лучистая энергия Солнца. Вернадский так определил пространство, охватываемое биосферой Земли: вся гидросфера до максимальных глубин океана, верхняя часть литосферы материков до глубины 2—3 км, нижняя часть атмосферы (по крайней мере, до верхней границы тропосферы).
Вместе с другими геосферами биосфера образует единую планетарную экологическую систему высшего порядка, в которой действует единый планетарный механизм. В первой стадии происходит поглощение растениями солнечной энергии, углекислоты, воды и минеральных веществ. Вторая стадия — многократная трансформация и утилизация органических веществ, образовавшихся в виде биомассы, животными и микробами. Третья стадия — распад органических веществ до исходных минеральных продуктов с помощью микроорганизмов-минерализаторов. Динамическое равновесие всех этих процессов в масштабах планеты определяет существование жизни, направление биохимических процессов в твердых породах, воде и атмосфере планеты. На Земле есть и места, где это равновесие особо ранимо (например, в тропиках).
В начале XX в. изучение Вернадским роли живых организмов в химических процессах на поверхности Земли соотносилось с исследованием геохимии отдельных химических элементов, входящих в состав горных пород. Связующим звеном явились вопросы геохимии углерода. Поэтому ученый заинтересовался ролью отдельных видов — млекопитающих, птиц, рыб, растений; особенно его внимание привлек человек.
Изначальная, со студенческих пор полученная установка исследователя на изучение роли организмов в окружающей среде каждый раз получала все новый и новый материал в пользу значительного участия жизни в эволюции вещества планеты. Деятельность грызунов в степи, наблюдения за дождевыми червями, минерализующими органику почвы, геохимическая деятельность водорослей в водоемах — эти и другие наблюдения составляли творческую лабораторию уче- ного, в которой формировался биологический подход к осмыслению геохимических циклов земного вещества.
В 1907—1910 гг. — первые публикации Вернадского по живому веществу. Постоянные размышления над биологическими вопросами в их связи с идеями генетической минералогии и геохимии привели Вернадского к развернутой постановке проблем биогеохимии и учения о живом веществе в виде системы взаимосвязанных вопросов, догадок, предположений... Формировалась программа будущих научных исследований ученого, определившая эволюцию его научных интересов.
Что общего между почвой, осадочными породами, мировым океаном, подземными водами? Что позволяет объединить их в единое целое? Вернадский отвечает: общей является геохимическая работа живого вещества.
Живое представляется для Вернадского в виде зелени, охватившей всю планету пленкой жизни. Развитие живого в биосфере привело к огромному разнообразию органических соединений, число которых измеряется миллионами, в то время как число неорганических соединений (минералов) измеряется тысячами. Развитие живого вещества сопровождается его ростом. Но в природе протекает и обратный процесс — разрушение сложных органических соединений. Животные более энергично, чем растения минерализуют органические вещества. Противоположные процессы образования и разрушения органического вещества образуют единый биологический круговорот атомов на Земле.
Живые организмы, неживое вещество во всех его проявлениях заселяют особую планетарную оболочку — биосферу. Учение о живом веществе у Вернадского перерастает в учение о биосфере — цельное научное обобщение громадного количества фактов о происхождении, структуре и динамике окружающей среды.
До Вернадского организмам тоже отводилась определенная роль в жизни Земли. Среди осадочных пород выделяли особо органогенные породы: угли, ракушечники, диатомиты, торф и др. Однако подавляющее большинство других пород не связывали с деятельностью организмов. В особенности, как считали, не было никаких оснований связывать с жизнью граниты. Поэтому высказывание Вернадского о том, что граниты — это былые биосферы, многим показалось абсурдным. Причина этого — в рассмотрении биологами ОТДЕЛЬНОГО живого существа, роль которого представлялась весьма малой по сравнению с грандиозной деятельностью неживой природы: работой рек, ледников, ветра...
Вернадский ввел в науку понятие «живое вещество», — стало возможным оценить деятельность живого на планете в целом. «Живое вещество охватывает и перестраивает все химические процессы биосферы, действенная его энергия по сравнению с энергией косного вещества в историческом времени огромна. Захватывая энергию Солнца, живое вещество создает химические соединения, при распадении которых эта энергия освобождается в форме, могущей производить химическую работу».
Для полного описания особенностей живого вещества Вернадский вводит в научный оборот понятия «сгущение жизни», «давление жизни», «всюдность жизни». Он говорит: «Живое вещество — совокупность организмов — подобно массе газа, растекается по земной поверхности и оказывает определенное давление в окружающей среде, обходит препятствия, мешающие его передвижению, или ими овладевает, их покрывает».
С 1915 г. идея живой материи приобретает у Вернадского практическое значение, экономический и социальный аспекты в связи с его деятельностью в КЕПС.
На Украине Вернадским организованы первые экспериментальные работы по живому веществу. Обнаружено, что химический состав живых организмов зависит от химизма среды обитания. Живое вещество имеет избирательную способность по отношению к химическим элементам. Вернадский предложил различать экологические типы растений. Экспериментальные работы проводятся в лаборатории по живому веществу (организованной с помощью А. Душечкина — впоследствии академика АН УССР — на базе бывшей лаборатории сахарозаводчиков), в лаборатории технической химии Киевского университета, в лаборатории Таврического университета, на Салгирской плодоводческой станции, в ботаническом кабинете Киевского университета (под руководством доцента Н. Г. Холодного здесь велись работы по выделению чистых культур диатомовых водорослей).
Киевское общество любителей природы оборудовало для научной работы Старосельскую биологическую станцию, арендовавшую участок в районе урочища «Черторой». Из-за угрозы смыва станции при разливе Днепра ее позднее перенесли в район села Староселье (10 км от Киева) в урочище «Гористое». В конце 1921 г. станция была передана Украинской Академии наук. Именно здесь Вернадский при изучении водорослей фиксирует явления, позже названные им «сгущением живого вещества», «давлением жизни», «всюдностью жизни». На Старосельской биологической станции началась многолетняя дружба и научное сотрудничество Вернадского с Холодным. Эвтрофикация и бурное развитие водорослей убеждает его в интенсивности размножения низших организмов. 27 ноября 1919 г. в дневнике появляется запись: «Работал над живым веществом. Иногда мне кажется, что вся эта работа очень мало дает в результатах и что я не справлюсь с тем ее размахом, какой даю я в ней. Нахожу новые и новые пропуски и убеждаюсь в ошибочной оценке сделанного до меня. Встречаешь свои мысли и постоянно их находишь — иногда совер- шенно неожиданно. Сколько моих мыслей, действительно «моих». Сколько их возникло из фактов или из чтения? Сколько из них воспоминаний прочитанного или услышанного, отзвучавших иначе, чем у других, в моей душе? И сейчас для идеи о количественном постоянстве жизни я все нахожу новых и новых предшественников. Можно дать связную картину людей, подходивших к этой идее в прошлом, и это мнение было для меня мерилом того, что я далеко не охватил сделанного до меня. Нет истории этой идеи? Никто не проводил ее последовательно? Оказала она то влияние на человеческую мысль, какое мне в ней видится?»
Живые организмы не ограничены от неорганической неживой «косной» материи, они образуют вместе с ней особые системы, которые Вернадский назвал биокосными. Это подсистемы биосферы, в которых живое вещество и неорганическая материя проникают друг в друга; сама биосфера — наиболее крупная биокосная система. Первую биокосную систему — почву — открыл еще в XIX в. его учитель В. В. Докучаев, — благодаря такому подходу русское почвоведение завоевало ведущее место в мировой науке. В почве живые организмы, твердые, жидкие и газообразные вещества тесно между собой связаны и взаимообусловлены.
Летом 1884 г. Вернадский изучает почвы Украины. В 1890 г. он обследует почвы Кременчугского уезда Полтавской области. В частых геологических и минералогических экскурсиях он продолжает анализировать почвенные условия в различных районах страны, за рубежом. Участвует в составлении первой в России 10-верстной почвенной карты Полтавской губернии. Впервые ставит перед почвоведами и геохимиками задачу изучения образования почв как мощного геохимического механизма нашей планеты. Почва приобретает у Вернадского новый, биосферный смысл; в особенности уникальна его работа о влиянии деятельности роющих животных на физические и химические свойства чернозема.
Живое вещество превращает происходящие в почве химические процессы в биогеохимические, нарушает соотношение между почвой и подпочвой, влияет на зернистость и рыхлость почвы. Вернадский указывает на зависимость вертикальной миграции почвенного населения от суточного вращения Земли и времен года, называет основные направления исследований влияния живых организмов на почву: роль живого вещества в формировании физических и химических свойств почвы, роль живого вещества в формировании почвенных дисперсий, роль живого вещества в процессе концентрации и рассеивании химических элементов в почве и др.
Определение в почве редких химических элементов поможет исследованию биологических процессов, так как почва является единственным источником редких элементов для сухопутных организмов. Анализировать почву необходимо со всем ее содержанием, со всеми ее организмами, их остатками и другими органическими материалами. «Вероятно большая часть химических элементов находится в ней в виде живых организмов. Живое вещество не только управляет химическими процессами почвы, но и само входит в ее состав».
В своей работе «Об участии живого вещества в создании почв» Вернадский впервые обосновал фундаментальную идею об органогенном парагенезисе, которая имеет большое прикладное значение. Еще в 1909 г. он ввел в науку понятие о парагенезисе химических элементов в земной коре. Явлением органогенного парагенезиса Вернадский объяснил накопительную и распылительную в отношении химических элементов функцию живого вещества.
Вернадский изучает радиоактивные элементы во всех объектах окружающей среды. По его мнению, это поможет понять многие проблемы, связанные с геологией и геохимией планеты, более целенаправленно вести поисковые работы на радиоактивные элементы.
С развитием работ все большее внимание у него привлекает вопрос о космической роли живой материи. Лишайники на горных породах: Вернадский впервые изучает их в связи с их способностью изменять лучеиспускание и нагревание горных пород. Затем он обнаружил связь между стадиями разрушения пород и семействами или родами поселявшихся на них растений. Не являются ли лишайники и мхи своеобразными космическими агентами, влияющими на тепловой режим нашей планеты? «Ибо биосфера является той единственной земной оболочкой, в которую непрерывно проникают космическая энергия, космическое излучение и прежде всего лучеиспускания Солнца, поддерживающие динамическое равновесие, организованность: «биосфера <=> живое вещество».
В истории биосферы выделяются четыре крупных этапа: появление первичных автотрофов (новый способ питания, важнейший компонент биосферы); возникновение животных с кальциевым скелетом (усиление одной из биогеохимических функций); формирование лесных биогеоценозов (возникновение биогеоценозов, наиболее эффективно осуществляющих аккумуляцию солнечной энергии); создание ноосферы (резкое изменение всех биогеохимических и энергетических процессов в биосфере).
Продолжением его мыслей об истории биосферы стал доклад «Об условиях появления жизни на Земле», прочитанный Вернадским 12 декабря 1930 г. в Ленинградском обществе естествоиспытателей. В этом докладе Вернадский дал четкое разграничение биогеохимических функций биосферы. Весь набор геохимических функций биосферы осуществляется всеми организмами в целом. В конце доклада ученый утверждает: «Лишь со времени выступления в биосфере цивилизованного человечества один организм оказался способным одновременно вызывать разнообразные химические процессы, но он достигает это разумом и техникой, а не физиологической работой своего организма». Наблюдая пласты древних осадочных пород, залежи известняка, железных и марганцевых руд, каменного угля, основоположник геохимии хорошо понимал роль живого вещества в их образовании. И вот что привлекло его внимание. Исследуя глубокие, самые древние пласты Земли, в которых были обнаружены следы живого вещества, он всегда встречал мощные проявления природопреобразующей деятельности живых организмов. Данные палеогеологических изысканий, считал Вернадский, — свидетельство множественности проявления жизни во всех горизонтах времени. Высока интенсивность работы разнообразных форм живого вещества, как далеко в прошлое мы бы ни возвращались. Это не может быть характеристикой только процесса эволюции, начатого одним только организмом или небольшой группой однородных организмов. Так около 60 лет назад Вернадский закладывает научные основы полифилии — гипотезы об изначальном многообразии жизни.
Полифилисты считают, что жизнь возникла не в одном каком-то месте и не в одной — единственной первоначальной форме, а сразу во многих местах, и в разнообразных формах, нуждающихся друг в друге. Многие другие ученые считали и считают иначе — жизнь возникла в одном месте Земли, а главное — в одной-единственной форме, из которой впоследствии путем долгой эволюции развилось и сложилось все современное многообразие ее проявлений. Но если это так, возражает Вернадский, появление жизни, живого вещества не было бы закономерным. Оно зависело бы от одного-единственного случая, от случайного и маловероятного стечения обстоятельств. Впервые в естествознании обоснована идея о том, что первичная биосфера с самого начала была сложной системой, поэтому в древности были как индивидуальные, так и надындивидуальные формы организации живого: виды и биоценозы. В рамках первичного биоценоза стало возможным выживание и размножение первичных форм жизни. Жизнь — это свойство, присущее экосистеме в целом, а не только отдельным организмам.
Земная кора представляет собой преобразованные остатки былых биосфер. Окаменевшими продуктами жизнедеятельности являются громадные залежи горючих ископаемых, осадочные породы и, возможно, гранитная оболочка Земли.
Вернадский выдвинул идею об эволюции биосферы как результате постоянного взаимодействия органического мира и окружающей его среды в процессах круговорота вещества и трансформации энергии: «Эволюционный процесс живых веществ непрерывно в течение всего геологического времени охватывает всю биосферу и различным образом, менее резко, но сказывается на ее косных природных телах. Уже по одному этому мы можем и должны говорить об эволюционном процессе самой биосферы в целом». Им выделены в эволюции биосферы следующие основные тенденции: расширение области миграции эле- ментов в результате захвата жизнью все новых зон обитания; усиление преобразующего влияния жизни на окружающую среду; общее ускорение темпов миграции элементов; появление качественно новых форм миграции элементов, непосредственно не связанных с обменом внутри организмов; резкое усиление отдельных биогеохимических функций; концентрация громадного количества солнечной энергии в приповерхностной оболочке Земли; общее усложнение структуры биогеохимического круговорота, связанное с появлением новых потоков миграции элементов.
За время геологической истории росло число видов организмов, они становились сложнее и совершеннее (от одноклеточных к млекопитающим). Эволюционировали биокосные системы: разнообразнее и сложнее становились почвы, илы, ландшафты. Увеличение сложности и разнообразия прежде всего проявляло себя в геологии: усложнялся минеральный состав руд, увеличивались кларки концентрации. Эти процессы происходили при непрерывном поступлении солнечной энергии, радиоактивной энергии, возможно и других (неизвестных нам сегодня) видов энергии. С помощью биологического круговорота атомов солнечная энергия превращалась в химическую.
Вернадский считал, что основная задача в изучении эволюции биосферы заключается в установлении связи эволюции видов с эволюцией биосферы. Эти процессы характеризуются едиными признаками, к которым он относил биомассу, химический состав и геохимическую энергию. Видообразование рассматривается им не только как изменение морфологических и физиологических признаков организмов, но и как изменение их веса, химического состава и геохимической энергии. Для измерения влияния организмов на среду Вернадским введено понятие «геохимическая энергия» и предложены формулы для ее вычисления. В результате эволюции био<