Молодость древней науки

Читатель, вероятно, обратил внимание, что в предыдущей главе мы не касались таких исконных предметов географического описания, как народы, их быт, хозяйственная деятельность.

Случайно ли это?..

Хорошая современная географическая работа должна отвечать по крайней мере на четыре вопроса: где? что? почему? следовательно?

Я подчеркиваю — современная! А на какие вопросы отвечали географы, скажем, пятнадцатого или семнадцатого столетия?.. Только на два первых, потому что к ответу на них и сводится описание. Почему? — это уже вскрытие закономерностей развития, выяснение подчас очень сложных причин. Следовательно? — это прогноз на будущее, то есть вообще самое сложное, что только может быть в науке: правильный прогноз под силу сделать лишь тому, кто исчерпывающе разобрался в вопросе «почему?», выявил тенденции развития, понял их закономерность…

Пока географы отвечали только на два первых вопроса, они могли описывать и природу, и хозяйство вместе.

Но едва лишь они попробовали ответить на вопросы «почему?» и «следовательно?», как тотчас попали в сложное положение.

Что бы вы сказали, если бы кристаллограф попытался утверждать, что образование новых видов растений и животных происходит по тем же законам, что и образование кристаллов?.. Очевидно, вы ему не поверили бы, ибо каждому понятно, что у разных явлений природы должны быть и разные законы развития.

Точно так же не совпадают законы развития природных явлений и общественных: это две разные группы, и на необходимости различать их много раз настаивали и Маркс, и Энгельс, и Ленин.

Не сразу, но постепенно поняли это и географы. Как только география перешла от описания к изучению, она разделилась на две основные науки — на физическую географию и экономическую.

Тот комплекс природных явлений, о котором шла речь в предыдущей главе, составляет предмет исследования физической географии.

У экономической географии, занимающейся изучением промышленности и сельского хозяйства, свои, особые задачи. Коротко я скажу о них в конце этой главы.

Теперь подведем некоторые итоги.

Итак, развитие географии как науки характеризуется следующими тремя закономерностями:

— в географии почти на пять тысяч лет оказался растянутым период накопления материала; из описательной науки превратиться в теоретическую география смогла лишь после того, как были описаны в общих чертах все океаны и материки;

— у географии сложились очень своеобразные взаимосвязи с другими естественными науками: сначала она, в известном смысле, породила их, а потом эти науки «поставили географию на ноги»;

— при переходе от описаний к изучению, анализу явлений единая география распалась на две самостоятельные науки — на физическую географию и экономическую географию.

Заканчивая исторический очерк, я назвал в числе создателей современной физической географии одного Докучаева. Но сейчас, прежде чем перейти к рассказу о природных особенностях биогеносферы, мне хочется вспомнить и других ученых, способствовавших открытию биогеносферы, тем более что многие из них жили раньше Докучаева.

Строго говоря, в открытии биогеносферы принимало участие великое множество соавторов, поскольку сведения о природе земного шара накапливались трудами тысяч и тысяч исследователей. Но всегда так бывает в истории науки, что кто-то один вдруг фокусирует труд многих, вдруг выделяет из разрозненных и, казалось бы, не связанных фактов нечто общее для них, нечто наиглавнейшее.

Физическая география в этом смысле — не исключение, и можно назвать имена нескольких ученых, которые на разных этапах развития географии подготавливали своими трудами современное учение о биогеносфере.

По-своему показательно, что пионерами учения о биогеносфере были кабинетные ученые, а не путешественники, хотя впоследствии эта традиция и нарушилась. Более трех с половиной веков назад жил в Англии некто Уильям Гильберт, придворный врач королевы Елизаветы. Быть может, в специальных трудах о нем и рассказывается о его искусстве как врачевателя — надо полагать, оно было достаточно высоким, — но в истории науки Гильберт остался как выдающийся физик. «Электричество»— кто не знает этого слова?.. Но лишь немногие помнят, что введено оно в науку — и в обиход! — Гильбертом…

В 1600 году Гильберт опубликовал главный труд своей жизни: «О магните, магнитных телах и великом магните Земли». Гильберт первым установил, что наша планета — огромный магнит с двумя полюсами, — и об этом сейчас мало кто вспоминает.

А вот что почти совсем неизвестно: в книге Гильберта земной шар дан в разрезе. Гильберт выделяет внутреннюю часть, или собственно магнит, и кору, или скорлупу, Земли, к которой приурочена жизнь и в пределах которой происходит непрестанное возникновение и уничтожение. Это и есть прообраз биогеносферы в ее современном понимании — первый в научной литературе, насколько мне известно.

Уильям Гильберт умер в 1603 году, а через 19 лет в Голландии появился на свет еще один замечательный человек, посвятивший себя географии. География «о древних мнениях не печется, — сказал он, — и не имеет нужды в истолковании земных свойств прибегать к чудотворениям».

Я не знаю точно, в каком году Бернхард Варениус — так звали ученого — додумался до этих гордых слов. Во всяком случае, не позднее 1650 года, потому что в том году он уже скончался в возрасте всего двадцати восьми лет. Сам же Бернхард Варениус настолько «о древних мнениях не пекся», что первым в истории мировой науки попытался превратить описательную физическую географию в науку теоретическую! Вот почему его единственная, вышедшая в Амстердаме в год смерти книга заняла исключительное место в истории географии. Книга была оценена и некоторыми выдающимися современниками. В Англии, например, книгу Варениуса издавал и редактировал Ньютон, очевидно разделявший точку зрения автора на географию.

В первом русском издании (1718) книга называлась так: «География генеральная, небесный и земноводный круги купно и их свойствы и действы в трех книгах описующая…»

Нам нет необходимости подробно излагать сейчас содержание книги, кое в чем до сих пор не устаревшей: так, восстановление Варениусом подразделения географии на общую и частную географы с похвальным постоянством придерживаются до сих пор. Но вот как определял Варениус задачи физической географии. Наука эта, полагал он, изучает «земноводный шар», то есть ту часть планеты, в которой грунт, земля непосредственна соприкасаются с водой. Варениус знал, что этот «земноводный шар» не бесконечен и имеет нижнюю границу (граничит с «магнитом» Гильберта, но не сказалась ли тут редактура Ньютона?).

В качестве составных частей «шара» Варениус выделял: а) землю, в которую наряду с грунтом, минералами включал растения и животных; б) воду, в том числе подземную, и в) атмосферу. Варениус знал, что все эти три части находятся в состоянии взаимопроникновения, но об их взаимодействии (в естественно-историческом плане) ничего не писал и, видимо, не подозревал.

Модель биогеносферы Варениуса — еще далеко не совершенная модель, но понятно, что и нельзя было требовать от него совершенства, — поскольку и современным ученым тут работы невпроворот. Важно, что Варениус первым по существу правильно определил грядущие задачи физической географии— изучение «земноводного шара».

Идеи Варениуса не были подхвачены учеными — он слишком намного опередил свое время. В XVIII веке география еще не выполнила своей «описательной миссии», по-прежнему продолжалось первоначальное ознакомление с природой земного шара, и пора анализа и синтеза еще не наступила…

Более ста пятидесяти лет пришлось ждать географии появления нового теоретика. Им стал один из величайших ученых и путешественников Александр Гумбольдт, родившийся в Германии. Он прославился исследованием Южной и Центральной Америки, путешествовал он и по России. Научная деятельность Гумбольдта охватила всю первую половину XIX века, и на протяжении примерно шестидесяти лет он не уставал доказывать, убеждать, что все в окружающей нас природе взаимосвязано, что нет ничего случайного и всему можно — и нужно! — найти свое объяснение… В многочисленных трудах Гумбольдта природа как бы ожила, пришла в движение, и земной шар засверкал разными красками — красками тропиков, умеренных широт, полярных стран, равнин и высокогорий, и был это отнюдь не пестроцветный хаос, а мир, подчиненный своим закономерности…

Во времена Гумбольдта земной шар в общих чертах был уже описан, и потому возможным оказался бурный взлет теории географии. Гумбольдт, как говорится, родился под счастливой звездой и достиг при жизни славы, которая сравнима разве лишь со славой Эйнштейна в нашем веке.

Лет через пятнадцать после своей кончины — а он умер в 1859 году, в возрасте девяноста лет, — Гумбольдт был почти забыт. Он успел заложить основы научно-теоретической географии, но вскоре в истории географической науки наступил тот самый кризис, о котором коротко говорилось в первом разделе: бурно развившиеся частные естественно-исторические дисциплины «разобрали» предмет географии, подменили ее на общем фоне науки… Забыли географию, забыли и географов, даже таких крупных, как Гумбольдт…

А географы продолжали работать. Грандиозную картину мира рисует французский ученый, путешественник, революционер Элизе Реклю, выпустивший многотомные сочинения, посвященные всему земному шару. Он продолжает настаивать на необходимости изучать «тысячи взаимных отношений почвы, воздуха и воды, все явления планетной жизни» (первый том его сочинения «Земля и люди» вышел в 1876 году).

На рубеже XIX и XX веков, как уже говорилось выше, русский ученый- почвовед В. В. Докучаев возвращается к мысли о науке, синтезирующей достижения частных дисциплин, и горячо пропагандирует эту комплексную науку в своих статьях.

Наконец, в 1910 году другой русский ученый, П. И. Броунов публикует «Курс физической географии», в котором уже определенно сформулировано и новое понимание предмета этой науки, и новое понимание ее задач.

Вот что писал П. И. Броунов: «Физическая география изучает современный облик Земли, иначе сказать, современное устройство наружной земной оболочки, являющейся ареной органической жизни, и те явления, которые в ней происходят…

Наружная оболочка Земли состоит из нескольких концентрических сферических оболочек, а именно: твердой, или литосферы, жидкой, или гидросферы, газообразной, или атмосферы, к которым присоединяется еще и четвертая — биосфера. Все эти оболочки в значительной степени как бы проникают одна в другую и своим взаимодействием обусловливают как наружный облик нашей планеты, так и все явления на Земле… Изучение этого взаимодействия… составляет одну из важнейших задач физической географии, делающую этот предмет вполне самостоятельным и отличающую его от родственных ему предметов геологии, гидрологии и метеорологии». Далее П. И. Броунов писал, что физическая география изучает «окружающую человека природу» и что «физическая география — это один из основных предметов естествознания, тем более что он трактует о среде, в которой вращается жизнь человека».

Впоследствии много сделал для конкретного познания биогеносферы выдающийся естествоиспытатель В. И. Вернадский, который, правда, не рассматривал жизнь как порождение биогеносферы: он считал, что жизнь вечна, занесена на Землю из космоса, где, собственно, и продолжается ее существование и развитие.

Окончательное же представление о предмете физической географии утвердилось среди советских ученых в тридцатых годах, после выхода в свет книги академика А. А. Григорьева, которая называлась «Опыт аналитической характеристики состава и строения физико-географической оболочки земного шара» (1937).

В заключение несколько слов об экономической географии. С возникновением учения о биогеносфере «пути-дороги» двух географий, казалось, весьма существенно разошлись. Но буквально в последние годы ученые все определеннее приходят к выводу, что на земном шаре руками и мозгом человека создана еще одна, уже искусственная сфера — «техническая сфера», или «техносфера»[3], в которую как компоненты входят городские и сельские поселения, промышленные и сельскохозяйственные предприятия, дороги всех видов, средства транспорта и средства связи, энергетическая система и т. п. Техносфера уже определенно «вписалась» в верхние горизонты биогеносферы и опоясала весь земной шар. Порождение двадцатого столетия — техносфера ширится и крепнет, усложняется структурно, стремительно развивается буквально на глазах.

Конечно, уже давно существуют многочисленные науки, изучающие техносферу по отдельным компонентам и элементам, в сущности этим заняты все технические и экономические дисциплины. Но есть одна наука, изучающая техносферу комплексно, порайонно; эта наука — экономическая география.

Коль скоро техносфера выросла в явление планетарного масштаба, оно и может, как таковое, как вполне своеобразное явление, изучаться особой наукой. Вполне закономерно предположить, что экономическая география, ранее изучавшая отдельные «куски» техносферы, теперь расширит свои интересы до техносферы в целом, что и происходит сейчас.

Стало быть, физическая география развилась в учение о биогеносфере, а экономическая география развивается в учение о техносфере; определенный параллелизм их судеб очевиден.

ОЧАГ ЖИЗНИ

Портретные черты

Итак, вернемся к тому, с чего мы начали: предметом исследования современной физической географии является биогеносфера. Но теперь мы можем приближенно сказать, что такое биогеносфера. Это, очевидно, и есть тот сложный комплекс природных компонентов, о котором нам уже довелось говорить. Весь этот комплекс приурочен к физической поверхности Земли, он облекает ее тонкой (очень тонкой по сравнению с диаметром земного шара!), но непрерывной оболочкой (отсюда и второе название этого явления природы — географическая оболочка, которое давно укоренилось в литературе).

Наверное, вы не раз слышали такие термины: атмосфера, гидросфера, литосфера и биосфера — и знаете, что это такое. Но задайте себе такой вопрос: где в пределах земного шара все эти сферы существуют вместе, проникают одна в другую? Ответ может быть только один: в пределах биогеносферы. Следовательно, для нее прежде всего характерно наличие вещества в трех агрегатных состояниях — газообразном, жидком и твердом, а также присутствие живых организмов. Где в пределах земного шара существуют вместе горные породы, вода, воздух, почва, растительность, бактерии, животные, где усваивается поступающая из космических пространств солнечная радиация, где происходит непосредственное взаимодействие Земли с космосом? И опять-таки ответ может быть только один: в пределах биогеносферы.

Нигде больше на земном шаре ничего подобного вы не встретите, но именно это и делает биогеносферу своеобразным явлением природы, которое может и должно изучаться самостоятельной наукой — физической географией.

…Увенчанные белыми гребнями волны вкатываются на песчаный берег, а над морем, обгоняя волны, несутся низкие дымные облака. Ветер дует порывами; насыщенный брызгами, он пролетает над дюнами, над укрывшимся за ними рыбацким поселком и с разгона влетает в густой сосновый лес; крайние сосны, исхлестанные шквалами, упруго сгибаются, шумят под его напором, а в глубине леса — тихо, там пахнет хвоей и вереском…

Косые лучи солнца неожиданно пробились сквозь облака, упали на море, и озаренная лучами чайка взмыла к небу. Прибалтика.

…Вдоль асфальтированного шоссе — роща финиковых пальм, и сквозь рощу медленно движется высоченный, заостренный кверху белый парус скрытой от глаз фелуки, движется, едва не задевая оранжевые гроздья фиников, по невидимому каналу… На шоссе, вдоль которого растут, рядом с пальмами развесистые, с длинной хвоей болотные кипарисы, плакучие ивы, — оживленное движение: несутся навстречу друг другу машины, неторопливо вышагивают верблюды, семенят маленькие светлые ослики, а на осликах сидят важные старики в чалмах; женщины передвигаются пешком — они закутаны в черное и несут на голове кладь… За кипарисами, за ивами и пальмами— разделенные невысокими валиками поля, уже залитые водой, уже зазеленевшие первыми всходами… А некоторые поля еще перепахивают буйволы, впряженные в тяжелый деревянный плуг. Воды вокруг много, но воздух сух и чуть серебрится пылью, потому что ветер дует из пустыни. Дельта Нила.

…Отлив, и черные базальтовые скалы обнажены. Женщины, дети — все выбежали из саманной деревушки и прыгают по скалам, вылавливают оставшуюся среди камней рыбу и тут же ловко распластывают ее, оставляя вялиться на солнце. Мелькают, прячась в расщелины, голубые, красные крабы. Парят над базальтовыми глыбами черные грифы — вотуры. А там, за деревушкой — сухая, жесткая саванна и плосковерхие потухшие вулканы, на которых ночью вспыхивают огни маяков. Африка, Сенегал, Зеленый Мыс.

Может быть, далеко не всем удалось увидеть собственными глазами все три нарисованных выше пейзажа. Но, право же, в них нет ничего удивительного — и море, и ветер, и дюны, и скалы, и верблюды, и пальмы, и пойманная рыба — все это так или иначе знакомо, все понятно, привычно, просто.

Но недаром говорят, что нет ничего сложнее простоты.

…Черная пустота окружает планету; ночью пустоту заполняют колючие немигающие огоньки звезд, а днем нестерпимо ярким пучком лучей пылает на черном фоне Солнце; его лучи нагревают и освещают мертвую однообразную поверхность планеты — каменистую, растрескавшуюся, покрытую темным слоем пыли… Ни ветра, ни воды, ни жизни — только камни, да лучи Солнца, и мертвая тишина, потому что даже при обвалах не слышно ни звука.

Адрес этого пейзажа указать труднее. Может быть, это Луна. А может быть, и Земля, но не теперешняя, а давняя, такая, какой была она четыре миллиардолетия тому назад. Ведь было же в истории нашей планеты такое время, когда не голубело небо, не дули ветры, не росли деревья и травы, не текли реки и не волновались моря и океаны…

Что же произошло за четыре миллиарда лет? Почему ожила мертвая пустыня? Почему ныне разнообразна — ведь приведенные выше примеры можно умножить — природа вокруг нас?

Биографические подробности

Очевидно, все дело в том, что Земля развивалась.

Есть своя история возникновения у атмосферы, у океанов, у земной коры, у растительности и животного мира, и обо всем этом рассказывается дальше.

А сейчас нам предстоит проследить, как возникла и развивалась биогеносфера, включающая в себя все эти геосферы. Кстати, «биогеносфера» в переводе означает «сфера возникновения жизни».

Но правомерно ли в принципе такое название?.. Ведь обычно, когда говорят о возникновении жизни, то стремятся найти такое место на Земле, где с наибольшим успехом могли протекать сложные химические реакции, приведшие к появлению белковых тел, первичных организмов. Одни ученые полагают, что это произошло на заболоченных пространствах суши, другие (их большинство) считают, что жизнь зародилась в море… При чем же тут биогеносфера, охватывающая весь земной шар?.. Ответить на этот вопрос несложно: для того чтобы жизнь возникла в море (или болоте), нужно, чтобы сначала возникло море (или болото). А четыре миллиарда лет назад на поверхности Земли не было ничего, кроме горных пород, озаренных солнечными лучами. Это означает, что понять, как и почему возникла жизнь на Земле, можно лишь в том случае, если мы познаем, как развивались поверхностные слои земного шара, иначе говоря — познаем закономерности развития биогеносферы.

Итак, совершим путешествие во времени, путешествие сквозь несколько миллиардолетий.

Ученые полагают, что планеты, в том числе и наша Земля, возникли из облака космической пыли и газа, вращавшегося вокруг Солнца, и что процесс образования планет начался пять или шесть миллиардов лет назад. В облаке космической пыли постепенно появились сгущения, центры конденсации космической пыли, метеоров; они-то и превратились постепенно в планеты.

Столь ранний период в развитии Земли не представляет, однако, специального интереса с точки зрения физической географии, и потому мы сразу же перенесемся к тому времени, когда наша планета стала подобна современной Луне — по размеру, во всяком случае.

…Твердое тело, вылепленное из космической пыли и метеоритов, и Солнце — Солнце, просвечивающее сквозь поредевшее газопылевое облако… Взаимодействие солнечного луча и камня.

Было оно первоначально простым, это взаимодействие. Горные породы на поверхности юной планеты легко раскалялись, когда Солнце освещало их, и так же легко и быстро остывали, когда Солнце «заходило». Соседняя с нами Луна, не прикрытая атмосферой, днем нагревается до 120 и более градусов, а ночью остывает до 150 градусов мороза. Юная Земля не испытывала, вероятно, столь огромных температурных колебаний — она вращалась в сотню раз быстрее современной Луны, и потому температура поверхности была равномерней. И все-таки каждую ночь «жара» уступала место «морозу».

Но и в зной, и в холод миллиарды дней и ночей подряд почти непрерывно сыпался на Землю космический «дождь». Метеориты не прочерчивали тогда огненных линий по аспидно- черному небу, усеянному теми же звездными системами; захваченные земным притяжением, метеориты резко меняли направление полета и, невидимые, неожиданно появлялись у поверхности планеты…

Так продолжалось сотни миллионолетий, и в результате непрерывной «бомбардировки» Земля выросла, окрепла, достигла таких размеров, что смогла удерживать газы, выделявшиеся из ее недр, и даже захватывать газы из окружающего мирового пространства. Так появилась первичная атмосфера, состоявшая, правда, из «мертвых», неспособных поддерживать жизнь газов, вроде водорода, углекислого газа и некоторых других.

Теперь метеориты, продолжавшие сыпаться на Землю (хотя и не в прежнем количестве), по ночам оставляли на черном полотне неба легкий светящийся след, и след этот иной раз «повисал в воздухе» — самые мелкие частицы сгорали, не долетая до Земли. Солнечные лучи больше не могли беспрепятственно раскалять камни: часть их рассеивалась и отражалась атмосферой обратно, а часть поглощалась, и именно поэтому темно- фиолетовое дневное небо над Землей сначала посветлело, а потом и поголубело, приняв тот глубокий лазурный цвет, которым мы можем любоваться ныне в любой ясный день.

Впрочем, в наше время год на год не приходится, и выдаются иногда такие годы, с таким скверным дождливым летом, что за серым облачным слоем и при всем желании не разглядишь голубого неба. Но если бы в ту бесконечно далекую пору с какой-нибудь иной планеты на Землю опустились астронавты, они могли бы любоваться ясным небом каждый день, от восхода до заката, потому что в атмосфере Земли тогда не было воды, не было водяных паров, а следовательно, не было и облаков…

У первичной атмосферы Земли, при всех ее «недостатках», уже имелось замечательное свойство: она удерживала часть тех лучей, которые отражались от твердой поверхности Земли и уходили обратно в мировое пространство. А это привело к тому, что температурные различия между днем и ночью, а также между летом и зимой уменьшились, климат на Земле стал намного ровнее и теплее… Зима, весна, осень, лето… Эти так хорошо знакомые нам сезоны года и тогда сменялись на Земле, но как непохожи они были на то, что видим мы сейчас! И в самые бурные зимы ни одна снежинка не опускалась на черную землю, а весна тогда не была порой пробуждения, так же как осень — порой увядания. Даже в приэкваториальной полосе, там, где всегда климат был ровнее, чем в умеренных и северных широтах, внешний облик лета ничем не отличался от внешнего облика полярных зим: все различия сводились к различиям в температуре…

Примерно в то же время, когда возникла на Земле атмосфера, в недрах планеты начались, а потом и усилились чрезвычайно важные процессы: планета, видимо за счет радиоактивного распада, стала постепенно разогреваться. Это привело, во-первых, к тому, что к поверхности Земли стало поступать дополнительное количество тепла, не зависящее, кстати, от времени года или суток, а во-вторых, в литосфере началось медленное перераспределение материала: легкие вещества поднимались, а тяжелые опускались.

В итоге же на Земле возникли условия, заметно отличающиеся от тех, что были раньше. Атмосфера, пронизанная в дневные часы солнечными лучами, ночью сохраняла тепло. Солнечная радиация по-прежнему воздействовала на горные породы, но атмосфера теперь выступала в роли посредника, влияя в свою очередь на процессы, протекавшие в горных породах. У поверхности твердого тела Земли собрались легкие породы, образовалась земная кора. Именно эта земная кора отныне испытывала на себе влияние солнечной энергии и атмосферы, она поглощала солнечное тепло, и она же передавала атмосфере внутреннее тепло Земли.

Таким образом, на Земле возникли сложные процессы взаимодействия между литосферой, атмосферой и солнечной радиацией; поверхностные горизонты земного шара обрели некоторое единство, стали развиваться как бы в одном направлении, свидетельствуя о том, что на Земле появилась географическая оболочка, или биогеносфера. Эта еще очень примитивная биогеносфера уже заметно отличалась как от вышерасположенных частей планеты (верхние слои атмосферы), так и от нижерасположенных (недра планеты). А в недрах, в самой глубине Земли, сформировалось ядро.

Событие это, казалось бы не имеющее прямого отношения к биогеносфере, тем не менее сыграло и продолжает играть большую роль в ее жизни: ведь с возникновением ядра связывают и возникновение магнитного поля, отклоняющего часть космической радиации.

Дальнейший ход развития биогеносферы привел к еще одному принципиально важному событию — к возникновению воды.