2.7. Воздействие живого на неживую природу.

Противоречивое единство организма и условий жизни означает, что организмы не только испытывают на себе постоянное влияние некогда породившей их неживой природы, но и сами оказывают на нее огромное воздей­ствие. В результате жизнедеятельности бактерий, рас­тений и животных претерпели коренное преобразование первичные атмосфера, гидросфера и верхние слои ли­тосферы Земли. Изменились не только их физические свойства, но и их химический состав. Существенным изменениям подвергся земной климат. Этот процесс пре­образования неживой природы под влиянием органиче­ского мира продолжается и в настоящее время. Он при­обрел особенно грандиозные масштабы с появлением человека. Вопрос о воздействии живой природы на неживую имеет важное не только естественнонаучное, но и фило­софское значение.

Его решение много дает для понимания сущности жизни. В предшествующих главах отмечалось, что жи­вые тела находятся в состоянии постоянного взаимо­действия со средой. Основное внимание при этом уде­лялось воздействию среды на организм. Но отношение это двустороннее. Поэтому для понимания сущности жизни необходимо иметь в виду также и воздействие организма на среду. Это дает возможность лучше понять источник самодвижения органического мира, характер взаимоотношений между высшими и низшими формами движения материи.

В предшествующих главах основное внимание уде­лялось соотношению биологической, химической и фи­зической форм движения материи внутри живого тела. Однако взаимодействие биологической формы движения материи с абиотическими формами может приобрести совершенно иной характер во внешней среде живого. Таким образом, следует различать внутреннее и внеш­нее взаимодействие высших и низших форм движения материи. По вопросу о воздействии живого на неживое в истории науки имела место (а отчасти имеет место и в настоящее время) недооценка роли живого в геохими­ческой истории Земли, в почвообразовании, в измене­нии климата и т. д. С другой стороны, подчас наблюда­лась излишняя «биологизация» этих процессов, что на­шло свое выражение, в частности, в школе «биодина­мического», или органического, земледелия. В настоящее время различные естественные науки — биогеохимия, почвоведение, океанография, климатоло­гия и др. — накопили огромный фактический материал, раскрывающий истинную роль живых тел в изменении неживой природы, в общем поступательном движении материи.

Сущность биогеохимических процессов на Земле. Возрастание воздействия живого на неживое.

Воздействие совокупности организмов, населяющих Землю, на химию нашей планеты рассматривается в одном из разделов геохимии — биогеохимии, начало ко­торой было положено трудами В. И. Вернадского. Зна­чительный вклад в развитие этой науки был внесен А. Е. Ферсманом, Я. В. Самойловым, Л. П. Виноградо­вым и др., разрабатывавшими отдельные вопросы этого нового направления. Объектом изучения биогеохимии является наружная оболочка Земли, заселенная и преобразованная орга­низмами,— биосфера. Здесь совершаются химические процессы, характер и направление которых определя­ются, с одной стороны, жизнедеятельностью организмов, с другой — формами соединений атомов в геохи­мической среде жизни, ее химическим составом.

Возникновение биосферы связано с космической и геологической историей Земли и является не случай­ностью, а необходимым этапом развития нашей пла­неты. Биосфера возникла и развивалась как зона, по­граничная с космической средой. Эта наружная область Земли, ее наружная оболочка, находится под постоян­ным влиянием космических излучений, что способствует активизации происходящих в ней процессов. При обра­зовании биосферы менялись ее возможности собирать и распределять энергию, полученную в форме излуче­ний, и превращать в свободную энергию, способную производить работу.

В абиогенный период существования Земли хими­ческий субстрат ее поверхностной оболочки состоял из газообразных веществ атмосферы, водяных паров и ве­ществ, растворенных в водах первичного океана. Благо­даря разогреванию земных недр (тепло выделялось при радиоактивном распаде элементов и сжатии Земли) происходила дегазация мантии. Вулканическая дея­тельность, газовые струи — фумаролы — интенсивно вы­деляли значительные количества газообразных и паро­образных продуктов: окись и двуокись углерода, серо­водород, серу, сернистый газ, серный ангидрид, азот, аммиак, водород, метан и другие углеводороды, борную кислоту, а также водородные соединения хлора, фтора, брома, йода и некоторые другие вещества.

Короткие ультрафиолетовые лучи солнца и электри­ческие разряды в абиогенный период истории Земли могли проявлять высокую активность в синтетических фотохимических реакциях, в синтезе углеродистых соединений. В поверхностной оболочке Земли уже в абиогенный период находилось значительное количество углеродистых, азотистых и других соединений, состав­ляющих субстрат для синтеза более сложных органи­ческих веществ с использованием для этого энергии ультрафиолетовых и инфракрасных излучений Солнца, энергии радиоактивного распада, электрической и меха­нической энергии. Только массовое накопление органи­ческих соединений как необходимой стадии геохимиче­ской эволюции Земли могло обеспечить в дальнейшем закономерное возникновение и развитие организмов на нашей планете.

Без предварительной эволюции органического веще­ства немыслимо было бы возникновение жизни. Посте­пенно нарастало не только общее количество органи­ческих веществ, но и их разнообразие. Вероятно, до появления жизни были синтезированы основные веще­ства, которые могли бы войти в системы, адсорбирован­ные на твердых поверхностях или организованные в коацерватных структурах. Синтез таких абиогенных систем, их развитие, усложнение должны были совер­шаться длительное геологическое время.

Оболочку Земли, обогащенную органическими веще­ствами, предшествовавшую появлению биосферы, сле­довало бы назвать пробиосферой. Ей присущи новые геохимические функции: возникновение новых геохими­ческих механизмов миграции углерода в наружных геосферах Земли, синтез в условиях преимущественно восстановительной среды и накопление органических веществ, взаимодействие их с составными компонентами первичного океана, древних атмосферы и литосферы. На стадии пробиосферы в истории Земли высшей фор­мой движения материи была химическая, непосред­ственно предшествовавшая возникновению жизни. Геохимические функции пробиосферы с возникно­вением биосферы не угасли, но они стали все более оттесняться на задний план бурными геохимическими процессами вновь образовывавшейся земной оболочки.

Развивающиеся организмы на определенном этапе эволюции биосферы, вероятно, в биохимическом отно­шении были сходны с некоторыми современными бакте­риями. Известные в настоящее время бактерии весьма разнообразны по присущей им способности использовать для получения энергии, необходимой для жизни, разно­образные химические соединения среды. Известны анаэ­робы и аэробы, фиксирующие азот атмосферы или минеральных соединений, использующие соединения серы, аэробы, окисляющие метан, водород, серу, железо, анаэробы, восстанавливающие окись углерода до ме­тана, и др.

Можно предположить, что уже на первых этапах развития биосферы организмы, приспосабливаясь, за­воевывали новые среды, новые области атмосферы, гидросферы и наружной литосферы. На основании изучения огромного фактического материала В. И. Вер­надский пришел к выводу, что на земной поверхности нет химической силы, более постоянно действующей и более могущественной по своим конечным последствиям, чем живые организмы, взятые в целом. Масса организ­мов, живое вещество планеты — это новый геохимиче­ский фактор, оказывающий огромное влияние на всю наружную оболочку Земли. С момента возникновения жизни к ней переходит роль ведущей формы движения материи в отношении процессов, происходящих на по­верхности планеты. Главным источником саморазвития биосферы становится противоречие между организмом и средой. Внешняя среда, непрерывно изменяемая жиз­недеятельностью организмов, в свою очередь влияет на изменения их обмена веществ и характер участия в миграции атомов в биосфере. Измененные организмы предъявляют новые требования к среде. Противоречия между организмами и средой особенно обостряются при расселении организмов, при переходе их в новые среды.

Характерным признаком живого вещества служит его способность к «растеканию» в биосфере путем раз­множения. Благодаря этому живое вещество захваты­вает новые пространства биосферы. Размножение мно­гих организмов идет с необычайной скоростью, вслед­ствие чего они в небольшие сроки могли бы заселить всю биосферу, если бы не было препятствий к их рас­селению. Например, о возможной скорости размноже­ния бактерии дает наглядное представление расчет бы­строты заселения шаровой бактерией, имеющей объем 10^-12 см³, поверхности Архейского «вселенского моря»: в 1,47 суток эта бактерия могла бы покрыть его сплош­ной пленкой, т. е. распространиться на площади 5,10065. 10⁸ км².

Размножение организмов в конечном счете опреде­ляется борьбой за газовую среду — кислород. Сущест­вует относительное равновесие между массой живого вещества на Земле, достигающей 10¹⁴ г, и количеством свободного кислорода в биосфере, равным 1,5. 10¹⁵ т. В. И. Вернадский пришел к заключению, что «эта тес­ная связь газов Земли с жизнью указывает с несомнен­ностью, что газовый обмен организмов — и на первом месте их дыхание — должны иметь первостепенное зна­чение в газовом режиме биосферы, т. е. являться пла­нетным явлением».

Вся масса живого вещества Земли тесно связана с зеленым живым веществом, единственно способным ассимилировать лучистую энергию. Зеленые организ­мы, в основном зеленые протисты океана, служат главными трансформаторами световой: солнечной энер­гии в химическую энергию пашей планеты.

Организмы, осуществляя обмен веществ, захваты­вают часть атомов земной материи и включают их в биогенную миграцию, продолжающуюся многие сотни миллионов лет. Организмы создают из захваченных ато­мов новые химические соединения и благодаря огром­ной массе живого вещества играют значительную роль в геохимических изменениях биосферы. Энергию пере­носа химических элементов и создания организмами новых соединений В. И. Вернадский называет геохи­мической энергией жизни в биосфере.

Геохимическая энергия жизни определяется в основном скоростью размножения организмов, скоростью передачи жизни, что в свою очередь тесно связано со свойствами биосферы. Скорость передачи жизни неоди­накова у различных видов организмов. Для бактерий она может быть близкой к скорости звука (33100 см/сек), для млекопитающих, например индийского слона,— 0,09 см/сек. В. И. Вернадский впервые математически выразил количественное определение биогенной миграции атомов как геохимического явления, охватывающего всю по­верхность Земли или ее определенные площади. О том, каких огромных масштабов достигает биогенная мигра­ция химических элементов, можно судить по следующим данным. Подсчитано, что в живом веществе в непре­рывном круговороте находится не менее 1012—1013 т кальция, что составляет заметную часть всего кальция земной коры (около 7•10¹⁷ т) х. Масса углекислоты, ко­торая из живых организмов перешла в известняки и выключилась из геохимической миграции, составляет 3,1 •10¹⁶ т, а заключенная в углях — около 2,2• 10¹³ т. На площади Земли, занятой посевами зерновых, бобовых культур, фиксируется в год специальной микро­флорой, усваивающей газообразный азот, в среднем около 4,5 млн. т атмосферного азота. Но это только ко­личественная сторона биогенной миграции химических элементов. Наряду с ней имеет место и качественное изменение химического состава поверхности Земли под влиянием организмов. Важным фактором воздействия живого вещества на качественный состав геохимической среды является способность организмов концентрировать и разделять химические элементы.

Это может происходить в процессе избирательного поглощения организмами необходимых для жизни хи­мических элементов из окружающей среды. Некоторые виды бактерий концентрируют серу, железо, марганец, растения — кальций, стронций, молибден, кобальт, ни­кель, цинк и другие элементы, животные — кальций, стронций, фосфор, фтор, ванадий, никель, медь, свинец, марганец, висмут и т. д. При этом возникают новые формы химических соединений, обладающие новыми свойствами.

После отмирания организмов нерастворимые формы соединений образуют осадочные породы. Так возникли из скелетов морских организмов огромные массы по­род и минералов: карбонаты, содержащие кальциты, аморфный углекислый кальций, арагонит; фосфаты, со­держащие карбонат,— апатиты, гидроксил- и фторапатиты; сульфаты, состоящие из гипса, целестина (SrSO⁴), тяжелого шпата (BaSO₄); отложения окисей и гидро­окисей железа, марганца и др.

Длительное выключение из процессов биогенной миграции больших количеств различных химических элементов значительно нарушало так называемый кру­говорот веществ в биосфере. Последний приобретал вме­сто строго циклического характера определенную на­правленность в сторону сокращения массы ряда прини­мающих в нем участие химических элементов (Са, Р, С, Sr, Ba, Si, F, Fe, Мn, S).

О необычайно большой роли живого в химической истории Земли можно судить по газовому составу современной атмосферы. Ныне установлено, что почти весь кислород атмосферы является результатом фото­синтеза, совершающегося в зеленых растениях. Обра­зуется он из воды путем ее дегидрогенезации (а не при восстановлении углекислого газа, как думали прежде). Благодаря процессам жизни возникает и основная мас­са азота атмосферы. Источником азота служат аммиач­ные соли изверженных пород и фумаролов, из которых он освобождается биогенным путем. Азотофиксирующие бактерии усваивают свободный азот, окисляют его, затем восстанавливают окисленные соединения до ги­дразинов, идущих на образование аминокислот. Так, азот включается в пищевые цепи и снова переходит в свободный азот атмосферы при сложном бактериальном разложении продуктов обмена веществ и отмирающих организмов. Абиогенный свободный азот примешивает­ся к атмосферному только в очень малых количествах. Углекислый газ атмосферы — также в основном резуль­тат жизнедеятельности организмов.

Относительное равновесие между азотом, кислоро­дом и углекислым газом в земной атмосфере установи­лось благодаря биохимической деятельности организмов. Получить представление о могуществе этого био­генного фактора можно на основании расчетов, пока­зывающих, что живое вещество в течение года переме­щает массу газов, значительно большую 6.10¹³ т, т. е. в несколько раз превосходящую вес всей атмосферы. Несмотря на то, что в составе газов, выделяющихся из недр земли, преобладают азот и углекислый газ, они не могут иметь существенного значения в геохимии со­временной атмосферы. В. И. Вернадский обращает вни­мание на сходство качественного состава газов, образующихся при газовом обмене организмов, и газов, входящих в состав газовой части биосферы (О₂, N₂, СО₂, H₂О, Н₂, СH₂, NH₃). Он предполагает, что та­кое сходство нельзя объяснить случайностью.

Роль живого вещества в геохимических процессах биосферы определяется не только переносом химиче­ских элементов и изменением формы их соединений. После смерти организмов их органические вещества выступают как новый геохимический фактор. Они под­вергаются природным химическим превращениям и частично в виде новых соединений возвращаются в кру­говорот; в некоторых случаях огромные количества углерода с биогенными органическими веществами выводятся из круговорота на десятки и даже сотни миллионов лет.

Белки, углеводы, жиры и другие вещества организ­мов под влиянием анаэробной и аэробной микрофлоры превращаются в конечном счете в углекислый газ, воду, аммиак, сероводород, водород, азот, метан и снова вклю­чаются в процессы синтеза органических веществ жи­выми телами. При посмертном микробном распаде органических веществ образуется большое число про­межуточных продуктов (жирных и ароматических кис­лот, оксикислот, пентоз и пр.), которые играют определенную роль в биохимических превращениях, совер­шающихся в почвах. Некоторая часть промежуточных соединений оказывается погребенной в условиях, ис­ключающих дальнейшие превращения в конечные продукты. Аминокислоты, пептиды, порфирины и дру­гие вещества могут сохраняться очень долго. Так, в остатках динозавров мелового периода (давностью 100 млн. лет) и девонских рыб (около 300 млн. лет) найден ряд аминокислот. Порфирины были обнаруже­ны в значительно более древних остатках организмов.

При медленном разложении на дне водоемов в ана­эробных условиях остатки организмов могут постепенно обогащаться углеродом, образуя горючие ископаемые (каустобиолиты). Из материалов животных тканей, особенно жировых веществ и белков, и из остатков жирообразующих водорослей (сине-зеленые, диатомовые) возникают жирные кислоты, спирты, превращающиеся в углеводороды, скопления которых служат основой асфальтов, нефтей и других горючих пород нефтяного ряда (например, шунгитов). Лигнин и клетчатка, белки, жиры, воски, смолы и другие вещества высших растений, хитин растительного и животного происхожде­ния при медленном разложении дают продукты, кон­денсирующиеся в гуминовые вещества и меланоидины, образующие гумус почв, а также гумусовые породы — гумолиты (торф, бурый и каменный уголь, углистые сланцы). На дне континентальных водоемов лесной зо­ны возникают сапропели, которые могут претерпевать дальнейшее превращение в сапропелевые угли и горю­чие сланцы. Пути возникновения органических соеди­нений углерода не во всех случаях выяснены.

Таким образом, большие массы органических ве­ществ, синтезированных организмами, оказывают за­метное влияние на геохимические процессы. Ископае­мому органическому веществу принадлежит определен­ная роль в геохимической истории многих химических элементов. Отдельные компоненты этого органического вещества, образуя комплексные соединения с металла­ми, концентрируют их и влияют на процессы их мигра­ции (медь, ванадий, германий, уран, цезий, таллий и др.) 2. В этой миграции атомов проявляется матери­альное единство мира при всем бесконечном разнооб­разии форм его существования.

Благодаря непрерывно совершающимся обменным процессам происходит постоянное перемещение хими­ческих элементов между компонентами живой и нежи­вой природы. Эти обменные процессы обусловливаются способностью химических элементов входить в состав самых различных структур, как органических, так и неорганических.

На основании всего сказанного можно сделать вы­вод, что биосфера — сложная неоднородная оболочка, распространяющаяся в трех сферах Земли — в лито­сфере, атмосфере и гидросфере. Неоднородность агре­гатных состояний этих основных компонентов биосферы является условием их сложного противоречивого вза­имодействия, в процессе которого совершается развитие биосферы, поддерживаются необходимые для жизнен­ных процессов условия. Неоднородностью и условиями миграции химических элементов биосфера резко отли­чается от других оболочек. Она, несмотря на сравни­тельно небольшие размеры, является источником огром­ной геохимической энергии. Считают, что верхний пре­дел обусловливается лучистой энергией, делающей жизнь невозможной, нижний — высокой температурой (более 100°С), к которой организмы не могут приспо­собиться. Верхняя граница жизни определяется высотой тропосферы в 5 км, в некоторых случаях больше (до 10—15 км), нижняя уходит в гидросфере на глубину более 10 км, а в литосфере — около 3 км.

Мощность основной пленки жизни на Земле незна­чительна: она охватывает в гидросфере поверхностную планктонную пленку, прибрежные сгущения жизни и придонную иловую бактериальную пленку, в атмосфере и литосфере (корневые системы) — сгущения жизни в виде лесного (высотой до 40—50 м) и травяного покро­ва, в литосфере — почвенных организмов (до глубины 1—5 м). Конечно, геохимическая деятельность живого вещества быстро убывает кверху и в глубину от основ­ной пленки жизни. Некоторое исключение составляет гидросфера, где придонная бактериальная пленка обра­зует как бы глубинную вторую зону интенсивной жизни.

Представления о роли живого вещества в эволюции Земли возникли давно; впервые идею биосферы сфор­мулировал Э. Зюс в 1875 г., но учение о биосфере со­здал В. И. Вернадский. Он рассматривал возникнове­ние и развитие биосферы как закономерный этап эво­люции нашей планеты. Изучая биосферу, он ставил два связанных между собой основных вопроса: о влиянии жизни на геохимию Земли и о влиянии геохимической среды на жизнь. В результате изучения биосферы ныне можно считать установленным, что живым веществом Земли создана тропосфера. Существенно преобразована верхняя толща литосферы, им же обусловлены геохи­мические процессы в иловой природной пленке океанов и толще гидросферы. От концентрирования и переноса атомов организмами и распределения осадочных пород, созданных геохимической энергией живого вещества, во многом зависит распределение химических элементов на суше, на дне океанов и морей. Накопление химиче­ских элементов и соотношение между ними в поверх­ностной пленке литосферы — в почвах — является ре­зультатом геохимического развития биосферы. То же касается количественного содержания и соотношения между химическими элементами в илах, которые можно рассматривать как подводную почву, образующуюся в среде, где атмосфера заменена гидросферой.

Поверхность литосферы можно районировать по ха­рактеру насыщения ее химическими элементами, что имеет существенное значение для развития организмов. Удобной единицей районирования служат биогеохимические провинции (понятие введено Л. П. Виноградо­вым). Однако при огромных размерах Земли одного этого понятия недостаточно. Необходимо учитывать признаки группового сходства биогеохимических провинций и делить большие территории на биогеохимические зоны, совпадающие в определенной степени с зо­нами климатического, почвенного, геоботанического и сельскохозяйственного районирования.

При недостатке или избытке тех пли других элемен­тов в геохимической среде обычно соответственно на­блюдается их недостаток или избыток у организмов (растений, животных, человека). В каждой биогеохимической зоне или провинции включение химических эле­ментов в пищевые цепи зависит от свойств геохимиче­ской среды. Этим у живых организмов определяется иногда весьма значительная изменчивость обмена ве­ществ.

Многие химические элементы необходимы организ­мам для синтеза жизненно важных биологически актив­ных соединений; например, медь потребляется для син­теза окислительных ферментов, кобальт — витамина B₁₂, молибден — фермента ксантиноксидозы, йод - гор­мона тироксина и т. д. Синтез подобных важных сое­динений в организме тормозится как при недостатке, так и при избытке микроэлементов. Оптимальный син­тез этих веществ наблюдается только при определен­ном содержании и соотношении микроэлементов в геохи­мической среде. В зонах и провинциях с недостаточным или избыточным содержанием химических элементов происходят изменения в специфических синтетиче­ских процессах. Недостаток или избыток биологически активных веществ оказывает вторичное действие на многие биохимические явления в организме. При не­достатке или избытке определенных химических эле­ментов могут наблюдаться глубокие изменения обмена веществ у растений, животных и человека, приводящие к возникновению у них эндемических заболеваний. При недостатке кобальта развиваются у животных эндемический гипо- или авитаминоз В¹²; при недостатке меди — у растений эндемическое невызревание и поле­гание злаков, у животных — анемия и атаксия; при недостатке йода — увеличение щитовидной железы или эндемический зоб; при избытке молибдена у человека появляется эндемическая подагра; при избытке бора у растений возникает морфологическая изменчивость, у животных — эндемические энтериты и т. д.

Изменения обмена веществ, вызываемые избытком или недостатком микроэлементов, приводят к обостре­нию естественного отбора, гибели неприспособившихся к изменчивости и дальнейшей эволюции приспособив­шихся форм организмов.

В особенно яркой форме зависимость организмов от геохимической среды наблюдается в горных зонах и провинциях с их весьма разнообразной геохимической обстановкой. В этом проявляется огромная роль гео­химической среды в жизнедеятельности организмов, в обмене веществ у них, в их изменчивости и приспо­собленности, в их эволюционном развитии. Следова­тельно, геохимические признаки среды, так мало учи­тываемые биологами, в действительности являются весьма важными факторами жизни. С этой точки зре­ния биологи должны рассматривать геохимию как науку о химической среде жизни. На этой основе возникло новое направление в экологии и биохимии — геохими­ческая экология, рассматривающая влияние геохими­ческой среды на организмы.

Приведенные факты и соображения позволяют в значительной мере подкрепить общеизвестные положе­ния о существовании коренной связи между организ­мами и средой, в частности геохимической средой, о взаимном влиянии живого вещества и геохимической среды. Они показывают, как изменение геохимической среды влияет на органическую эволюцию, а эта по­следняя в свою очередь оказывает огромное воздействие на геохимические процессы. Так в результате противоречивого взаимодействия компонентов, состав­ляющих биосферу, происходило ее постоянное само­развитие.

Биосфера продолжает развиваться и в настоящее время. Непрерывно совершаются процессы формиро­вания осадочных пород и переноса живым веществом химических элементов; в то же время геохимические факторы среды оказывают большое влияние на эволю­цию организмов и всего живого вещества. Огромное влияние на развитие биосферы оказывает производст­венная деятельность человека. «С появлением на нашей планете одаренного разумом живого существа планета переходит в новую стадию своей истории. Биосфера переходит в ноосферу».

В ноосфере огромная роль в миграции элементов принадлежит наряду с живым веществом человеческо­му обществу, его производственной и научной деятель­ности. Биогенез дополняется техногенезом, являющим­ся результатом геохимического воздействия на биосфе­ру промышленности и сельского хозяйства, с помощью которых человек перераспределяет массы химических соединений на Земле. Геохимическая работа, произво­димая человеком и его техникой, совершается в сле­дующих направлениях: 1) извлечение, добыча горных пород, обогащенных определенными химическими эле­ментами; 2) изменение форм соединений, технологиче­ская переработка извлеченных веществ в новые виды соединений; 3) перераспределение химических элемен­тов в биосфере, обусловленное промышленностью; 4) разведение животных и выращивание культурных растений, т. е. создание сельскохозяйственным произ­водством живого вещества с определенными свойства­ми, участвующего в геохимической деятельности био­сферы.

Эти геохимические процессы, осуществляемые про­изводственной деятельностью человека, по своим раз­мерам превосходят природные. Только в течение одного года (последние годы) извлекается из земных недр около 1,6 • 10⁹ т угля, 1•10⁹ т нефти, 0,5•10⁹ г железных руд. Созидание этих масс пород совершалось в длитель­ные геологические периоды развития биосферы.

За последние десятилетия из земли извлечены такие количества пород, какие можно приравнять только к естественным геологическим явлениям планетного мас­штаба. Технологическая обработка извлеченных пород обычно приводит к получению новых форм химических соединений. Миграция элементов, связанная с примене­нием техники, сопровождается созданием человеком тех форм соединений, которые необходимы для удовлетво­рения потребностей человеческого общества. Человек в результате своей деятельности выделяет многие метал­лы в свободном виде, что редко встречается в природ­ных условиях. Производство металлов в капиталисти­ческих странах составляет в год (по данным на 1958 г., в тоннах, округленные числа): железо — 1,9 • 10⁸, медь — 2,8 • 10⁶, свинец - 1,9 • 10⁶, цинк - 2,2 • 10⁶; алюминий 2,8 • 10⁶.

Добыча и технологическая обработка природных соединений металлов с каждым годом неуклонно и быстро растут. За всю историю человеческой культуры извлечены и переработаны заметные количества общих мировых запасов различных ископаемых. Например, известные в настоящее время запасы рудного железа на Земле исчисляются 4 • 10¹⁰ г, но уже добыто железа не менее 5 • 10⁹ т, т. е. из выявленных мировых запасов.

Извлеченные из земли уголь и нефть до сих пор использовались в основном как источники энергии. Ко­личество угля и нефти, добытое в течение года, расхо­дуется приблизительно в такой же срок. При сжигании их выделяется в больших количествах углекислота, в год около 9,5 • 10¹⁰ т. В результате происходит распы­ление, рассеивание углерода в масштабе крупного гео­химического фактора. Тропосфера при этом обогащает­ся углекислым газом, и это должно сказываться на переносе карбонатных соединений водами. Углерод, выделенный из биогеохимического круговорота и погре­бенный на многие миллионы лет, техникой снова вво­дится в круговорот.

Геохимическая деятельность людей очень разнооб­разна. С помощью техники человек часто направляет ми­грацию химических элементов по новым путям и созда­ет при этом формы соединений, ранее отсутствовавшие в природе. Человеку, как существу гетеротрофному, необходи­мы для жизни органические вещества биогенного про­исхождения. Поэтому он выращивает нужные ему рас­тения, разводит домашних животных, что приводит к изменению видового состава живого вещества. Человек перестраивает природные пищевые цепи, создавая ре­сурсы кормов и пищевых продуктов растительного и животного происхождения. Для осуществления этих целей он окультуривает и обрабатывает почвы, создает агро- и зоотехнику, новые виды химической, добываю­щей и обрабатывающей промышленности (изготовление азотистых, фосфорных, калийных удобрений и микро­удобрений). Из года в год растут посевные площади, отвоеванные у лесов, сухих степей, пустынь, непрерыв­но увеличивается поголовье сельскохозяйственных жи­вотных, количество домашней птицы, разводимой рыбы и т. д. В результате селекционной работы человек соз­дает новые сорта растений и новые породы животных в соответствии со своими потребностями.

Искусственно создаются зоны сгущения живого ве­щества (сады, поля, леса, искусственные водоемы), где усиливается биогенная миграция химических элементов. Человек еще не использует в должной мере богатства морей. Возможность применения агро- и зоотехники к условиям регулирования жизни в придонных прибреж­ных зонах морей серьезно еще даже не обсуждается. Представление о геохимическом значении агро- и зоо­техники далеко не полно, но оно, несомненно, очень велико. Подсчитано, что за последнее пятидесятилетие получено от культурных злаковых растений около 5 • 10¹⁰ т зерна. Это значит, что только с зерном из поч­вы вынесены в этот период огромные массы различных химических элементов: марганца — 5 • 10⁸ кг, цинка — 1,5 • 10⁹ кг, хрома —6 • 10⁶ кг, стронция — 8 • 10⁸ кг. Уча­стие же злаковых растений в миграции химических элементов в биосфере в несколько раз превосходит те количества элементов, которые содержатся в зерне. Но наряду со злаковыми выращивается масса других рас­тений.

Степень интенсивности процессов миграции химиче­ских элементов, вызываемых применением техники, ста­новится понятной, если учесть время, в какое соверша­ются эти процессы, и массу живой материи, прямо или косвенно участвующую в их течении. Высокоурожайные растения, живая масса которых быстро наращивается, значительно превосходят по своей геохимической энер­гии многие дикие виды.

Несмотря на то, что масса всего человечества (3 млрд. человек) могла бы разместиться, например, на территории, занятой сравнительно небольшим гор­ным озером Севан (площадь 1416 км), человеческое общество выступает ныне в качестве самой мощной и совершенной силы геохимических процессов, происхо­дящих в биосфере. Эти процессы особенно интенсивны в зонах сгущения техники (центры добывающей и об­рабатывающей промышленности), что является харак­терной чертой ноосферы и коренным образом отличает ее от биосферы в период до появления разумного че­ловека. Под влиянием человека расширились границы биосферы — переход ее в ноосферу определяет новый мощный этап распространения и проникновения влия­ния жизни в стратосферу и космос, в глубины земных недр и океанов.

Влияние производственной и научной деятельности человека на геохимические процессы столь значитель­но, что учет воздействия на человека тех изменений, которые он совершает в природе, приобретает важное значение. Эти изменения естественных условий неред­ко бывают неблагоприятными для самого человека. Так, например, практическое использование энергии атома, знаменуя великую победу человеческого разума над силами природы, в то же время выдвигает перед человечеством серьезную проблему нейтрализации про­дуктов радиоактивного распада, губительного для всего живого на Земле.

Таким образом, процесс взаимодействия человека с природой по мере развития производительных сил об­щества приобретает все более сложный и противоречи­вый характер.