Изучение эволюции биогеохимических функций биосферы

Новый этап в изучении эволюции биогеохимических функций биосферы связан с развертыванием широких исследований геохимических констант видов, в том числе их химического состава и биогеохимических функций.

Как отмечалось выше, эти исследования проводились по инициативе Вернадского с середины 20-х до середины 40-х годов. Крупным событием стала публикация фундаментальной книги Виноградова «Химический элементарный состав организмов моря» (19356—1944, ч. 1—3), в которой в плане установления закономерностей в эволюции биогеохимических функций биосферы был обобщен материал о химическом составе не только современных организмов, но и ископаемых форм в биогенных пород. В начале 50-х годов эта книга была опубликована в США и по сей день она является наиболее полной сводкой по данной проблеме.

Опираясь на историко-сравнительные и актуалистические приемы исследования, Виноградов сформулировал выводы о главных направлениях в эволюции химического состава органического мира, имеющих непосредственное отношение к эволюции биогеохимических функций биосферы (1944). Среди них — уменьшение числа биогеохимических функций у высших организмов по сравнению с низшими, нарастающая специализация организмов по их функциям, параллелизмы в эволюции функций в генетически несвязанных филумах, усиление роли одних биогеохимических функций биосферы и уменьшение роли других, перенос отдельных функций с одной группы организмов на другие, приобретение организмами новой функции. Остановимся кратко на этих закономерностях.

Прежде всего поражает удивительное разноообразие геохимических функций прокариотов и эукариотов (одноклеточных), доминирующих в докембрии. Как правило, в роли концентраторов различных элементов выступают бактерии и цианофиты. У одноклеточных минеральные скелеты могут содержать арагонит, кальцит с примесями MgCO3, целестин, сульфат бария, опал, гидроокиси и карбонаты Mn, Fe, Al, кремнезем. Значительная часть таких скелетов не встречается среди многоклеточных, а часть других —лишь у наиболее примитивных их представителей. Последний вывод не соответствует новейшим данным.

Как следует из составленной крупнейшим американским биогеохимиком X. Ловенштамом (Lowenstam, 1974) таблицы распределения минеральной составляющей живого вещества океана, сложноорганизованные животные (хордовые и моллюски) образуют наибольшее количество минеральных скелетов, в то время как бактерии и некоторые водоросян синтезируют только по одному минералу. Фактически лишь простейшие — эта вершина эволюции на клеточном уровне — могут сравниться с высокоорганизованными животными по количеству секретируемых минералов. Это исключительное разнообразие сочетается с высокой модификационной изменчивостью химического состава низших организмов. Можно предположить, что специфический фактор эволюции простейших — способность к длительным модификациям оказывается и фактором стабилизации биосферы.