Химическое строение биосферы Земли и ее окружения
|
Вернадский В. И. Химическое строение биосферы Земли и ее окружения.
- М.: Наука. 1987. УДК 550.47:551.1 (Вернадский Владимир Иванович) Книга является научным итоговым обобщением по всем основным направлениям, которые в течение своей жизни развивал В. И. Вернадский: геология, радиогеология, геохимия, биогеохимия, космохимия. Рассмотрен широкий круг вопросов, относящихся к геохимии Земли как планеты и к ее биосфере. Излагается состояние соответствующих проблем с многочисленными ссылками и приведением обширной литературы, снабженной интересными комментариями автора. Опубликованная впервые в 1965 году эта книга сразу стала библиографической редкостью. Между тем некоторые затрагиваемые в ней проблемы особенно остро звучат в наши дни.
|
ОГЛАВЛЕНИЕ | Предисловие ко второму изданию | 3 |
| От редактора | 4 |
| Часть I. Геологическое и геохимическое проявление Земли как планеты в Солнечной системе и в Млечном пути. Биосфера и связанные с ней геологические оболочки Земли | |
| Глава I. Земля как планета в Солнечной системе и в Млечном пути | 10 |
| Материальные и энергетические проявления галаксии в биосфере. Проникающие космические излучения (п. 1). Работа В. Гершеля — галаксии, звездные острова Гершеля, правые и левые спиральные туманности. Задача, поставленная Аррениусом (п. 2, 3). Галаксии и пространство Эйнштейна (п. 4). Наша Солнечная система в галаксии Млечного пути (п. 5, 6). Космические вакуумы как центры энергии (п. 7, 8). Положение нашего Солнца среди других звезд. Таблицы 1,2 (п. 9—11). Геологическая вечность пашей Солнечной системы (п. 12). Энергетическая пространственная связь нашей планеты с Солнцем (п. 13, 14). Значение геологии для планетной астрономии (п. 15). Общие свойства тел Солнечной системы, исходя из Земли — планеты и астероиды (п. 16). Луна в геологическом проявлении. Таблица 3 (п. 17) | |
| Глава II. Основные геологически важные предпосылки планетных свойств Земли | 29 |
| Биосфера и земная кора — область твердого, жидкого и газообразного состояния вещества на Земле — как планетное явление. Глубинно-планетное состояние вещества недр Земли (п. 18). Геологическое значение космических сил. Тепловой максимум планеты вблизи ее поверхности, глубже гранитной оболочки, генетически связанной с биосферой (п. 19). Геологическое значение проникающих космических излучений (п. 20). Атомное рассеяние химических элементов - земной экзотермический процесс (п. 21). Искусственное распадение химических элементов в связи с земным рассеянием элементов. Таблица 4 (п. 22, 23). Группа рассеянных элементов земной коры (п.24). Водная оболочка земной коры и рассеяние химических элементов (п. 25). Разное проявление геофизики и геохимии в геологических процессах (п. 26—28). Новые эмпирические обобщения — критические периоды в биосфере и в земной коре (п. 29). Количественное определение геологического времени, предварительная таблица его. Таблица 5 (п. 30—32) | |
| Глава III. Общее понятие о биосфере | 45 |
| Биосфера — геологическая оболочка Земли как планеты. Организованность ее. Живое вещество как ее геологическая функция. Астрономические условия ее существования неизменны в течение геологического времени. Лик Земли. Зональность. Напор живого вещества (п. 33). Мы живем в конце ледникового периода. Его характеристика (п. 34—36). Материально-энергетический обмен биосферы с Космосом (п. 37). Вещество биосферы (п.38,39) | |
| Глава IV. Неоднородность строения биосферы | 56 |
| Различный состав вещества биосферы в разных местах планеты. Геохоры. Связь их с геоморфологией. Связь геохимии с геологической картой (п.40—42) | |
| Глава V. Таблица Филлипса—Кларка—Фохта и ее геологическое значение | 59 |
| Таблица Филлипса—Кларка—Фохта. Таблица 6 (п. 43). Необходимость геохимической карты биосферы (п. 44). Земная кора Кларка есть в действительности гранитная геологическая оболочка планеты (п. 45—47). Аналогия ее состава с поверхностным составом небесных светил (п. 48, 49) | |
| Глава VI. Земная кора — область былых биосфер, поверхность современной биосферы на суше | 68 |
| Земная кора Филлипса—Кларка—Фохта — гранитная оболочка планеты — по своему веществу отвечает метаморфизованному, мигматизованному и переплавленному веществу геологически былых биосфер (п. 50). Кора выветривания. Антигенные минералы (п. 51). Терригенные породы (п. 52). Биосфера — непрерывно подвижная в течение геологического времени водная оболочка (п.53,54) | |
| Глава VII. Геологическое строение материков | 74 |
| Геология материков — недостаточный, но основной источник геологии Земли. Историческая роль Э. Зюсса в выявлении геологии континентов (п. 55, 56). Стратисфера (п. 57). Мозаичное строение субстрата биосферы (п. 58). Нижняя граница биосферы (п. 59). Метаморфизм, повышение температуры, значение давления (всемирное тяготение) и газовых растворов (п. 60) | |
| Глава VIII. Гранитная оболочка. Особое положение Тихого океана | 79 |
| Гранитная (гранодиоритная) оболочка как конечный продукт вещества биосферы (мигматизация), особый характер гранитов и отвечающей им магмы (п. 61). Особое положение Тихого океана — отсутствие на его месте континента в течение геологического времени по крайней мере с альгонгка и как следствие — отсутствие под ним гранитной оболочки (п. 62, 63). Проблема изучения Тихого океана (п. 64). Расплавление гранитов как следствие тепла, получаемого при передвижении земных масс в геотектонических процессах (п. 65) | |
| Глава IX. Радиоактивный распад химических элементов и его значение в геологии планеты | 84 |
| Радиоактивный метод определения геологического времени дает понятие не о возрасте Земли, а только о возрасте наиболее древнего процесса метаморфизации (п. 66). Принцип, или правило, Геттона: 'В геологии не видно ни начала, ни конца' (п. 67). Геохимическое изменение элементарного химического состава Земли в зоны лет (п. 68). Поиски начала и конца геологических явлений не связаны с научными фактами (п. 69). Уменьшение количества урана, актиноурана, калия в геологическом времени (п. 70) | |
| Глава X. Концентрация радиоактивной энергии в верхних геосферах Земли | 88 |
| Концентрация радиоактивной тепловой энергии вещества планеты в верхней ее части и уменьшение ее ниже гранитной оболочки (п. 71). Глубинно-планетное состояние вещества и его геологические проявления (п. 72). Гипотетическое ферромагнитное ядро (п. 73). Магматические очаги, а не магмосфера. Подкоровая область планеты. Нейтронные реакции— причина вулканизма (п. 74—76). Особое положение Тихого океана и проблема базальтовых полей (п. 77, 78) | |
| Глава XI. Астрономический характер геологических оболочек | 96 |
| Строение биосферы связано с формой планеты. Радиальные движения. Средний верхний уровень биосферы не смещается от центра планеты в течение геологического времени (п. 79). Геологические оболочки и геосферы (п. 80). Биосфера и ее геосферы (п.81). Астрономический характер геологических оболочек и геосфер (п. 82). Резкое физико-химическое различие смежных геологических оболочек и геосфер. Только одно свойство — тяготение — однозначно меняется к центру планеты, но меняется скачками. Диссимметрия (п. 83). Термодинамические, фазовые, парагенетические и лучистые проявления оболочек и геосфер. Глубинно-планетное физическое состояние вещества глубин Земли. Особое значение термодинамических оболочек (п. 84). Организованность геологических оболочек и геосфер (п. 85). Геологическое значение радиусов геоида (п. 86, 87) | |
| Глава XII. Диссимметрия геологических оболочек и геосфер | 106 |
| Диссимметрия — отсутствие сплошности геологических оболочек в биосфере и астеносфере (п. 88, 89). Образование впадины Тихого океана (п. 90). Радиогеологическая обстановка диссимметрии. Таблицы 7—9 (п. 91, 92). Астеносфера (п.93) | |
| Глава XIII. Обзор геологических оболочек и геосфер Земли как планеты | 113 |
| Таблица 10 — геологических оболочек и геосфер Земли (п. 94). Электромагнитное поле Земли (п. 95). Ионосфера (п. 96). Стратосфера (п. 97), Биосфера (п. 98). Стратисфера (п. 99). Верхняя и нижняя метаморфические оболочки (п. 100). Гранитная оболочка (п. 101). Тяжелая подгранитная оболочка (п. 102). Глубинно-планетная алюмо-феррисиликатовая оболочка (п. 103). Гипотетическое металлическое ядро Земли (п. 104) | |
| Глава XIV. Современное состояние наших знаний о химическом составе геологических оболочек и геосфер | 128 |
| Оценка химического состава гранитной оболочки планеты Филлипса—Кларка—Фохта и др. Таблицы 11—15 (п. 105—109). Осадочные породы по Кларку и др. Табл. 16 (п. 110, 111). Одиночные реальные попытки определения химического состава пород в отдельных точках. Таблицы 17, 18 (п. 112) В. Н. Чирвинского и др. | 138 |
| Часть II. Геохимическая структура биосферы. Планетная роль живого вещества | |
| Глава XV. Планетное значение жизни. Симметрия как геометрическое проявление эмпирических состояний пространства. Состояние пространства косных природных тел нашей планеты | 140 |
| Противоречие в положении геологических и гуманитарных наук в человеческих представлениях и в реальности (п. 113). Планетное значение жизни. Криптозойский эон. Жизнь геологически вечна на нашей планете. Длительность криптозоя. Скачок эволюционного процесса в нижнем кембрии. Господство членистоногих и позвоночных (таблица 19, п. 114, 115). Биосфера и живое вещество геологически вечны. Эволюционный процесс живого вещества в ходе времени и его выявление в земных глубинах (п. 116). Существование биосферы на Венере и Марсе. Основное значение для планетной астрономии эмпирических выводов геологии (п. 117). Ошибочность поисков начала жизни на планетах. Материально-энергетические предпосылки ее в них нахождения. Идея Пьера Кюри о состояниях пространства (п. 118). Значение для понимания пространственных отношений в новой физике понятия о естественных телах. Естественные тела, нам доступные в космическом масштабе. Ньютон и миропредставление, им данное, к началу XX в. Эйнштейн и новые идеи в физике XX в. Поправка Эддинтона (п. 119, 120). Неоднородное земное пространство геометрически отвечает точке в Эвклидовом пространстве Ньютона и в пространстве—времени Эйнштейна. Планетные состояния пространства. Симметрия как состояние пространства земных природных тел и явлений. Сложность планетного физико-химического пространства. Связь его с состоянием вещества. Пространство—время реально проявляется в живом веществе (п. 121). Различные геометрии в природе. Земные состояния планетного пространства (п. 122). Жизненный путь моего научного познания явлений симметрии на нашей планете (п. 123). Основные выводы относительно явлений симметрии (п. 124). Симметрия в системе наук как учение о геометрических свойствах состояний земных, т. е. геологических пространств, их сложности и неоднородности (п. 125). Логика естествознания. История симметрии: бытовое понимание и развитие его в науке. Разная симметрия живых веществ и природных косных тел (п. 126). Кристаллические пространства и федоровские группы (п. 127). Реальный и идеальный монокристалл. Проявления времени. Идеальные и реальные кристаллические пространства (п. 128). Диссимметрия Кюри и Пастера и состояния пространства (п. 129). Плотность природных кристаллических пространств и построенных на них горных пород (п. 130). Мезоморфные состояния пространства природных жидких и твердых тел. Стекловатое аморфное коллоидальное состояние пространства (п.131) | |
| Глава XVI. Состояния пространства, отвечающие живому веществу | 175 |
| Состояния пространства (симметрия), отвечающие живому веществу биосферы. Резкое отличие симметрии косных тел биосферы от симметрии ее живого вещества (п. 132, 133). Четырехмерное Эвклидово пространство—время, в котором время является четвертым измерением, и пространство—время Эйнштейна не имеют проявления в конкретных явлениях симметрии (п. 134). В живом веществе мы видим проявления не пространства только, но особого пространства—времени, отражающегося на их симметрии и выражающегося в смене поколений и-в старении. Вирусы (п. 135). Эволюционный процесс как проявление пространства—времени. Персистенты (п. 136). Принцип Д. Дана (п. 137). Связь между живым и косным. Биогенная миграция атомов (п. 138). Только изучение симметрии природных тел и явлений может выявить в природе проявление разных геометрий (п. 139). Молекулярная диссимметрия Пастера и поправка А. Скакки. В основных соединениях организма — в белках, в углеводах и в жирах — наблюдаются только стерически левые изомеры, оптически чистые (п. 140—142). Правизна и левизна морфологических форм брюхоногих моллюсков и правых и левых спиралей колоний бактерий не зависят от характера энзимов (п. 143). Характер пространства—времени тела живого вещества (п.144) | |
| Глава XVII. Геологические оболочки и геосферы в структуре биосферы. Диссимметрия и ее значение | 190 |
| Разделение биосферы на геосферы. Тропосфера. Строение биосферы и проявление в ней диссимметрии (п. 145). Тропосфера, деление ее на геосферы, постоянство ее химического состава (п. 146). Электрическое поле Земли и ионизация тропосферы (п. 147). Кислородная поверхность. Подземная и подводная тропосферы (п. 148—152). Химический состав тропосферы (п. 153). Таблица 19 химического состава тропосферы (п. 154). Биогенное происхождение тропосферы (п. 155—157) | |
| Глава XVIII. Особая роль гидросферы на нашей планете | 205 |
| Особое положение гидросферы на нашей планете (п. 158). Живое вещество моря (п. 159). Океаническая и морская вода. Таблица 20. Элементарный химический состав морской и океанической воды (п.160—162). Гидросфера — часть единой водной оболочки биосферы (п. 163). Рассеянные и радиоактивные химические элементы в водных растворах (п. 164). Правило Ромье: в биосфере вес всей океанической (и морской) воды равен весу суши над уровнем геоида (п. 165, 166) | |
| Глава XIX. Живое вещество биосферы Земли как планетное явление | 212 |
| Планетная астрономия и живое вещество (п. 167). Создание тропосферы как функция дисперсного живого вещества в геохорах и в гидросфере (п. 168). Разнородный с точки зрения энергетического эффекта химический элементарный состав вещества биосферы: живое, косное и биокосное вещество. Различия внутри живого вещества, Автотрофное, миксотрофное и гетеротрофное живое вещество (п. 169, 170). Химический элементарный состав живого вещества (п. 171). Различное понимание химического состава живого вещества в физиологии растений и биогеохимии (п. 172). Таблица 21 химического состава организмов океана и моря, пресных вод и суши (п. 173). Организованность биосферы (п. 174). Изменение изотопического состава химических элементов в живом веществе биосферы и в метаморфической оболочке Земли (п. 175). Биогеохимические функции (п. 176). Газовые функции живого вещества. Биогенное происхождение атмосферы Земли (п. 177). Кислородно-углекислотная функция живого вещества, независимая от хлорофилла (п. 179). Озонная и перекись-водородная функция живого вещества (п. 180). Азотная функция живого вещества (п. 181). Схема круговорота азота на нашей планете (п. 182). Углеводородная функция живого вещества. Терпены. Запахи (п. 183, 184). Мозаичность тропосферы почвы и коры выветривания (п. 185). Биогенный круговорот воды в биосфере (п. 186). Сероводородная и сульфидная функции живого вещества (п. 187). Концентрационные функции первого и второго рода (п. 188—190). Таблица 22. Концентрация второго рода химических элементов живым веществом (п. 191). Окислительно-восстановительные функции (п. 192). Биохимические функции и их изменение в эволюционном процессе (п. 193). Рост и размножение. Давление жизни. Скорость размножения и роста. Скорость растекания по поверхности планеты. Земной экватор как эталон размножения. Связь его с сутками и годами (п. 194). Биогенная миграция атомов 1, 2 и 3-го родов. Первый биогеохимический принцип (п. 195), Вторая биогеохимическая функция. Каустобиолиты (п. 196, 197). Резкое химическое отличие каустобиолитных процессов от химических процессов, идущих в других косных минералах и породах. Проявление в них эволюционного процесса. Персистенты. Три группы каустобиолитов. Второй биогеохимический принцип (п. 198). Ноосфера. Биогеохимическая функция человека. Принцип Д. Дана. Направленность эволюционного процесса и биогенной миграции атомов 3-го рода. Мощность этого явления (п. 199, 200). Эволюционный процесс и проявление биогеохимической функции 3-го рода, все растущей, в историческом процессе человечества на всей планете как единое целое. Овладение человека новыми формами энергии. Огромные проспекты для его будущего (п. 201, 202). Исторический ход подготовки ноосферы. Создание научного аппарата эмпирических фактов и обобщений. Рост современной науки с XV по XX в. (п. 203 - 205) | |
| Глава XX. Значение биогеохимических принципов и биогеохимической энергии роста и размножения живого вещества в структуре биосферы | 262 |
| Значение первого и второго биогеохимических принципов. Персистенты. (п. 206, 207). Третий биогеохимический принцип (п. 208). Борьба за существование — Мальтус и его ошибки (п.209). Принцип солидарности и цепи жизни (п. 210). Направленность эволюции видов (принцип Дана). Невозможность в биосфере монофилетичеекой гипотезы. Значение проникающих космических излучений с этой точки зрения (п. 211, 212). Биогеохимическая энергия роста и размножения (п. 213—215). Изменение биосферы - геохор и океанов — под влиянием биогеохимической деятельности человека (п. 216, 217). Размножение организмов сводится к одной общей формуле — геометрической прогрессии. Связь размножения с атомами. Таблица 23. Постоянные размножения (п. 218, 210). Размножение, выраженное в геометрической прогрессии, его особенности (п. 220, 221), Вирусы и бактериофаг (п. 222). Скорость заселения планеты живым веществом - его размножением (п. 223, 224). Вмешательство человека — стремление к ноосфере (п. 225). Культура человека и дикая природа (п. 226). Значение поля земного тяготения для явлений размножения (п. 227). Волны жизни. Таблица 24 — сравнение площади k1'и k3' для того же организма (п. 228). Явления размножения в планетном масштабе (п. 229). Скорость заселения живым веществом поверхности планеты, плоскостная и линейная. Таблица 25 (п. 230). Скорость заселения культурных и диких организмов. Таблицы 26 и 27 (п. 231). Скорость размножения наименьших организмов бактерий. Величина т — скорость создания одного поколения делением (п. 232, 233). Скорость звука в среде жизни бактерий и величина т (п. 234). Таблица 28, скорость размножении | |
| Дополнение. Глава XXI. Несколько слов о ноосфере (вместо ненаписанной автором главы) | 298 |
| Приложения | |
| Комментарии | 306 |
| Библиография научных трудов В. И. Вернадского, тематически связанных с данной работой | 323 |
| Указатели | |
| Предметный | 327 |
| Именной | 330 |