(1863 — 1945)
В. И. Вернадский — крупнейший минералог, один из создателей современной геохимии и радиогеологии, замечательный мыслитель-натуралист, творец новой отрасли знания — биогеохимии, ученый, положивший начало новому этапу в развитии географии и, в первую очередь, той ее части, которая занимается изучением ландшафта.
Учение Вернадского о круговороте веществ в системе геосфер и о роли живого вещества в этих процессах вооружило географов новыми количественными методами из учения взаимосвязей между компонентами ландшафта и явилось основой учения о геохимии ландшафтов.
Вернадский родился 28 февраля 1863 г. в Петербурге в семье проф. И. В. Вернадского.
Высшее образование Вернадский получил в Петербургском университете, на физико-математическом факультете. Во время пребывания в университете Вернадский работал у знаменитого почвоведа и географа В. В. Докучаева по изучению почв Полтавской губернии. По свидетельству самого Вернадского этот период его жизни, проведенный в непосредственном общении с Докучаевым, оставил глубокий след в его научном мышлении и определил в значительной мере стиль научных исследований — широту охвата изучаемого явления и глубокий интерес к взаимосвязи мертвой и живой природы.
Закончив высшее образование в 1885 г., Вернадский остался при университете в должности хранителя минералогического кабинета. В 1888 г. он был отправлен за границу, где работал у Циттеля, Грота (Мюнхен) и Ле Шателье (Париж). В 1890 г. был избран приват-доцентом Московского университета по кафедре минералогии. В 1891 г. Вернадский защитил магистерскую диссертацию в Петербургском университете на тему «О группе силлиманита и роли глинозема в силикатах» (1891). Он был утвержден экстраординарным, затем ординарным профессором минералогии Московского университета, в 1897 г. защитил в Петербурге докторскую диссертацию на тему: «О явлениях скольжения кристаллического вещества». В 1905 — 1906 гг. был выборным помощником ректора Московского университета; в 1906 г. избран адъюнктом Петербургской Академии наук и заведующим минералогическим отделением геологического музея Академии наук. В 1908 г. избран экстраординарным, а в 1912 г. ординарным академиком по кафедре минералогии.
В 1911 г. Вернадский в знак протеста против действий министра Кассо оставил Московский университет и переехал в Петербург, где в 1914 г. стал директором геологического и минера логического музея Академии наук. В 1915 г. по инициативе группы академиков во главе с Вернадским была организована Комиссия по изучению естественных производительных сил России (КЕПС). Работы этой комиссии, начавшиеся еще в дореволюционный период, получили особенно широкий размах в советское время, когда в объекты исследования комиссии были включены не только минеральные и энергетические ресурсы, но и та кие природные богатства страны, как почвенный и растительный покров. Продолжателем работы этой комиссии является Совет по изучению производительных сил (СОПС), успешно действующий и поныне.
В 1918 г. Вернадский организовал в Киеве Украинскую академию наук. С 1922 по 1939 г. он был директором основанного по его инициативе радиевого института, а с 1928 по 1945 г. — директором биогеохимической лаборатории Академии наук СССР [Институт геохимии и аналитической химии имени В. И. Вернадского]. Скончался Вернадский в Москве 6 января
Наряду с огромными заслугами Вернадского в организации комплексного географического изучения природных ресурсов нашей страны при оценке значения его трудов для географии на первое место должны быть поставлены его работы о биосфере. В понимании Вернадского биосфера это не только совокупность живых организмов, но вся приповерхностная оболочка Земли, насыщенная жизнью. Таким образом, «биосфера» Вернадского очень близка к применяемому в современной географии понятию «ландшафтная, или географическая, оболочка Земли». Особенно плодотворным для изучения процессов, совершающихся в биосфере, был период жизни Вернадского с 1926 по 1945 г. Основные идеи Вернадского в этой области, ознаменовавшие создание новой науки — биогеохимии, были сформулированы им в ряде очерков и монографий: «Биосфера», «Очерки геохимии», «История природных вод», «Биогеохимические очерки. 1922 — 1932», «О количественном учете химического атомного состава биосферы».
В связи с развитием понятия о биосфере Вернадский рассматривает вопрос о строении Земли и дает свою схему структуры нашей планеты и новое понимание оболочек Земли: «Наша планета,— говорит Вернадский, — состоит из концентрических оболочек, устойчивых и прочных во времени, но находящихся в непрерывном, более или менее резко проявляющемся, закономерном изменении». Оболочки понимаются Вернадским не как геометрически идеальные сферы, а как реальные формы, далеко не представляющие правильных геометрических фигур. Вернадский различает более крупные подразделения — геологические оболочки и более дробные — геосферы. Свои представления о строении Земли Вернадский представил в виде следующей схемы:
1. Электромагнитное поле Земли (от 500 до 1000 км от уровня геоида). Оболочка, где протекают процессы материально-энергетического обмена с космосом.
2. Ионосфера. Разреженный газ из атомов и ионизированных атомов (от 500 до 100 км вверх от уровня геоида).
3. Стратосфера. Верхняя граница условно 100 км; нижняя граница колеблется в пределах 9 — 15 км.
4. Биосфера. Распадается на три геосферы: тропосферу, гидросферу (Всемирный океан), литосферу (суша). Эти геосферы не сплошные, они имеют резко выраженную дисимметрию, связанную с частью гидросферы — с Тихим океаном. Тропосфера мощностью в 9 — 12 км — это часть атмосферы, последней сплошной газовой оболочки, охватываю щей всю планету; она проникает в гидросферу, образуя подводную тропосферу; в виде подземной тропосферы, в значительной мере лишенной кислорода, она проникает всю литосферу. Средняя мощность гидросферы 3,8 км, а литосферы несколько больше 3 км.
Общая мощность биосферы составляет таким образом 12 — 16 км. Вся биосфера находится в непрерывном движении, что связано в значительной мере с различной стратификацией температур в тропосфере, гидросфере и литосфере. Биосфера замечательна еще и тем, что здесь заканчивается проникновение космических радиации в вещество нашей планеты.
Вещество биосферы резко неоднородно: это, во-первых, живое вещество (совокупность живых организмов), богатое действенной энергией, появляющейся в результате трансформации космических излучений, и, во-вторых, косное вещество, действенная энергия которого (химическая и радиоактивная) в подавляющей массе ничтожна. О роли живого вещества в химических процессах биосферы Вернадский пишет: «На земной поверхности нет химической силы более постоянно действующей, а потому и более могущественной по своим конечным последствиям, чем живые организмы, взятые в целом».
Весь свободный кислород атмосферы является продуктом жизни — он накопился в результате длительно идущего на земной поверхности процесса фитосинтеза. Азот атмосферы и углекислый газ также имеют биогенное происхождение. «…Земная газовая оболочка, — писал Вернадский, — наш воздух, есть создание жизни».
Столь же велико влияние живого вещества на химический состав гидросферы: природные воды и дренируемая ими суша населена живыми организмами точно так же, как и населен ими океан. Продукты обмена веществ организмов при их жизни и продукты их распада после смерти непрерывно поступают в окружающую их водную среду, определяя ее окислительно-восстановительные условия и реакцию. Последнее в свою очередь влияет на миграционную способность многих химических элементов, обусловливая их выпадение в одних местах и свободную миграцию в других. Кроме того, живые организмы, взаимодействуя с окружающей средой, избирательно поглощают из нее химические элементы и строят из них свои тела: в результате они создают новые горные породы. Многие элементы, поглощаемые живыми организмами, надолго извлекаются из кругооборота.
В геохимии биосферы жизнь проявляется совместным воз действием миллиардов живых организмов, их совокупностью, живым веществом биосферы в целом. Живое вещество, покрывающее почти сплошной пленкой поверхность земного шара, действует на протяжении всей геологической истории Земли (около 3 млрд. лет), превращая энергию солнечных лучей в энергию геохимических процессов, сортируя, перераспределяя атомы и их химические соединения. Поэтому в историческом разрезе атмосферу, гидросферу и литосферу следует рассматривать не только как среду существования живых организмов, но и в значительной мере как продукт этой жизни. Именно поэтому совокупность трех названных геосфер Вернадский понимал как не кое постоянно развивающееся геохимическое целое, где живое и неживое взаимосвязаны и взаимообусловлены, целое, которое по праву может быть названо биосферой.
5. Стратосфера — следующая геологическая оболочка осадочных пород (сюда же относятся лавы, покровы и туфы); не является сплошной — она отсутствует под океаном. Мощность ее около 120 км. Макс. темп. — 160°. Эта оболочка в значительной мере явно биогенного происхождения. «Это создание биосферы — тех сил энергии Солнца и радиоактивных распадов, которые на ней господствовали в течение геологического времени».
6. Метаморфическая оболочка — состоит из измененных под влиянием давления и высоких температур осадочных пород; отсутствует под Тихим океаном. Мощность различная.
7. Гранитная оболочка. Располагается на глубине от 12 — 25 км до 60 км от уровня геоида. Гранитные породы Вернадский рассматривает как конечные продукты расплава вещества биосферы — это в прошлом осадочные породы, опустившиеся в ходе геологических процессов на большие глубины, там переплавившиеся и образовавшие отдельные магматические очаги. В настоящее время эта идея Вернадского о происхождении гранитов находит свое подтверждение у представителей различных наук — геохимии, геотектоники, кристаллохимии.
8. Тяжелая подгранитная оболочка (60 — 100 км от уровня геоида). Вещество здесь становится пластическим, и твердое состояние неотличимо от жидкого. Вернадский не согласен с Э. Зюссом, назвавшим эту оболочку Sima (т. е. богатой кремнием и магнием). Он считает, что здесь должно быть много алюминия и железа. К этой оболочке приурочена максимальная температура планеты. Ниже температура понижается в связи с уменьшением качества радиоактивных атомов. В пластическом веществе должны сохраняться газовые проявления, с которыми связаны глубинные землетрясения в районе Тихого океана (на глубине сотен километров от уровня геоида).
9. Силикатная пластическая оболочка — существование ее не достоверно.
10. Металлическое сдавленное ядро планеты, в котором, по-видимому, преобладает железо. Температура ядра — низкая, возможно, оно холодное. «Наша планета, — как и все другие, поскольку они известны, — есть тело по существу холодное, и повышение ее температурного состояния вызвано двумя процессами: лучеиспусканием Солнца и атомной, вернее ядерной, радиоактивной энергией», — пишет Вернадский. Устаревшие космогонические представления о некогда огненно-жидком состоянии Земли Вернадский решительно отвергает.
Вернадский неоднократно возвращается к вопросу о значении распада радиоактивных элементов в тепловом балансе Земли. Он говорит о возможности приложения радиогеологии к разрешению одной из «основных геологических загадок» — о причинах вулканизма и источниках энергии при вулканических извержениях. Таким образом, в теории строения Земли и свойств ее основных оболочек Вернадский внес много нового, прогрессивного.
Особенно интересны мысли Вернадского об обмене вещества между отдельными геосферами и оболочками Земли. Обмен веществ связывает между собой не только геосферы в пределах одной оболочки, но и поверхностные процессы с магматическими. Этот большой круговорот веществ не представляется замкнутым; необратимость круговорота веществ обусловливает поступательное движение — развитие земной коры в геологическом времени.
Идеи Вернадского о строении земных оболочек и о большом круговороте веществ легли в основу современных представлений об общей физической географии нашей планеты в целом.
Но вернемся к биосфере, наиболее близкой нам оболочке Земли, ее географической оболочке, где протекает жизнь и хозяйственная деятельность человека. «Биосфера, — пишет Вернадский,— это среда нашей жизни, та «природа», которая нас окружает. «Природа» различна в разных местах, — очевидно, и состав биосферы в разных местах земной поверхности неодинаков. Но он различен закономерно, он зависит от геологического строения местности, теснейшим образом связан с геологической картой… Это позволяет по-новому и более точно подойти к правильному использованию и нахождению химических элементов, т. е. полезных ископаемых, с их концентрацией и с их рассеянием».
Созданная Вернадским новая наука — биогеохимия изучает процессы, происходящие в биосфере, «жизнь в аспекте атомов». Она исследует миграции веществ, связанные с деятельностью совокупности живых организмов, взятых не изолированно, а в определенной, конкретной обстановке, в непрерывной связи с окружающей организмы средой. Последнее сообщает всей биогеохимической проблеме географический аспект.
Биогеохимическое учение Вернадского получило дальнейшее развитие и в геохимическом и в географическом плане.
Геохимическая сторона вопроса о связи живых организмов и среды находит свое разрешение в учении акад. А. П. Виноградова о «биогеохимических провинциях». Им установлено, что обилие подвижных элементов в среде местообитания обусловливает часто их повышенное содержание в организмах: это проявляется как в накоплении макроэлементов, так и особенно микроэлементов. Взаимоотношения между организмами и средой и химические особенности организмов складываются в процессе длительной геологической истории в процессе эволюции миллионов поколений и «…химический состав организма хранит признаки своего происхождения». Таким образом, развитие идей Вернадского в плане воздействия среды на организм ставит по-новому вопросы современной биологии и биогеографии. Но это лишь одна сторона вопроса. Вернадский говорил о взаимодействии, взаимообусловленности организмов и среды, об их геохимической взаимосвязи.
Эти идеи Вернадского получили дальнейшее развитие и предельно выраженную географическую трактовку в новом учении о геохимии ландшафтов, созданном акад. Б. Б. Полыновым и развиваемом его учеником А. И. Перельманом.
Геохимическое направление в изучении ландшафтов возникло не столь давно, но уже сейчас методы геохимии ландшафтов используются в практике народного хозяйства — при поисках полезных ископаемых, в сельском и водном хозяйстве, мелиорации, а также при оценке ландшафта с санитарно-гигиенической точки зрения. Геохимическое изучение ландшафта полезно при естественноисторическом районировании территории, которое в свою очередь необходимо для районирования экономического.
Выделение типов ландшафта на местности, составление ландшафтной карты — это лишь начало работы географов. Перед географами встает значительно более трудная задача — определить координированный план использования природных ресурсов, основанного на комплексном изучении природы и взаимосвязей между ее элементами. При таком изучении ландшафта методы геохимии выступают на первый план.
Культурный ландшафт в геохимическом отношении — это нечто новое, существенно отличное от природных ландшафтов. Вернадский, рассматривая геохимическую деятельность человечества, подчеркивает ее исключительное значение. Вернадский пишет: «..В нашу геологическую эпоху… появляется новый геохимический фактор первостепенной важности. …В течение последнего десятка-двух тысяч лет геохимическое воздействие человечества… стало необыкновенно интенсивным и разнообразным… Он [человек] распространяет свое влияние на все химические элементы. Он изменяет геохимическую историю всех металлах того же порядка, который создался для минералов, продуктов природных реакций. Это факт исключительной важности в истории всех химических элементов. Мы видим в первый раз в истории нашей планеты образование новых тел, невероятное изменение земного лика. С геохимической точки зрения все эти продукты — массы свободных металлов, таких, как металлический алюминий, никогда на Земле не существовавший, железо, олово или цинк, массы угольной кислоты, произведенной обжиганием извести или сгоранием каменных углей, огромные количества серного ангидрида или сероводорода, образовавшихся во время химических и металлургических процессов, и все увеличивающееся количество других технических продуктов — не отличаются от минералов. Они изменяют вечный бег геохимических циклов. С дальнейшим развитием цивилизации влияние этих процессов должно все возрастать».
Если добавить к сказанному, что деятельность человека привела и приводит к концентрации на земной поверхности массы радиоактивных — наиболее действенных элементов, к созданию новых, неизвестных в земной коре элементов и, с другой стороны, к рассеянию ряда элементов, то деятельность человечества как мощнейшего фактора преобразования геохимического лика Земли — по скорости и эффекту воздействия — совершенно исключительна. Так идеи Вернадского подводят нас к изучению геохимии культурного ландшафта — еще одной новой, увлекательной области и практически важных исследований для географа.
Вернадский, оригинальный, разносторонний и глубокий исследователь, умел за единичными фактами и частными проявлениями природы, к которым он непрестанно обращался, видеть общие закономерности. Способность к научному предвидению — характерная черта Вернадского. Многие его идеи намного опередили существовавшие в его время научные представления. Они имели революционизирующее значение в науке, заставляли думать и проводить исследования. Они открывали путь вперед, рождали новые направления исследований. Многие науки испытали плодотворное влияние идей Вернадского, этого крупнейшего естествоиспытателя XX века. Направление развития географической мысли в современный нам период является одним из ярких подтверждений этого оплодотворяющего влияния.
В заключение приведем одно из высказываний этого прозорливого ученого, касающееся значения для человечества открытия атомной энергии — вопроса, к которому Вернадский неоднократно возвращался на протяжении всей своей жизни. Высказывание это относится к 1922 г.: «Мы подходим к великому перевороту в жизни человечества, с которым не могут сравняться все, им ранее пережитые. Недалеко время, когда чело век получит в свои руки атомную энергию, такой источник силы, который даст ему возможность строить свою жизнь, как он захочет. Это может случиться в ближайшие годы, может случиться через столетие. Но ясно, что это должно быть. Сумеет ли чело век воспользоваться этой силой, направить ее на добро, а не на самоуничтожение? Дорос ли он до умения использовать ту силу, которую неизбежно должна дать ему наука? Ученые не должны закрывать глаза на возможные последствия их научной работы, научного прогресса. Они должны себя чувствовать ответственными за последствия их открытий. Они должны связать свою работу с лучшей организацией всего человечества».
—Источник—
Отечественные физико-географы и путешественники. [Очерки]. Под ред. Н. Н. Баранского [и др.] М., Учпедгиз, 1959.
Предыдущая глава ::: К содержанию ::: Следующая глава
