Всюду и сейчас растительные сообщества и формы отдельных растений приноровлены к тому, чтобы многократно перехватить солнечный луч, не дать ему миновать микроскопические хлорофиллльные пластиды. Нет сомнения, что в обшем всюду, за исключением постоянно или временно лишенных жизни азойных областей, луч света не может попасть на земную поверхность, не пройдя через слой живого вещества, в сотню раз, должно быть, превышающий ту площадь, которую бы он освещал в безжизненной среде косного вещества.
§55. Суша составляет меньшую (29,2%) часть лика Земли. Главная часть занята морем. И в нем сосредоточена главная масса зеленого живого вещества; оно является главным трансформатором световой лучистой солнечной энергии в земную химическую.
Зеленый цвет сосредоточенного в море живого вещества обычно не виден; это вещество распылено на мириады микроскопических, всюду проникающих, зеленых одноклеточных водорослей. Они свободно плавают, иногда сгущаясь, иногда разжижаясь, на всей безбрежной, исчисляемой миллионами квадратных километров поверхности океана. Они проникают всюду, куда проникает солнечный луч, до глубины в 400 м, заносятся течениями, спускаются ниже, но главные массы их сосредоточены на глубинах 20 —50 м. Они подымаются и опускаются, находясь в вечном движении. Их размножение меняется в зависимости от температурных и других условий, возрастает или уменьшается в зависимости от обращения планеты вокруг Солнца.
Едва ли можно сомневаться, что и здесь используется целиком все световое лучеиспускание Солнца. Совершенно правильно смещают друг друга по мере углубления зеленые, синие, бурые, красные водоросли; красные багрянки используют последние остатки не поглощенного водою солнечного света — голубую его часть. Как показал
В. Энгельман, все эти разноцветные водоросли приспособлены к максимальному фотосинтезу в условиях находящихся в области их нахождения световых излучений.
Такая смена организмов с глубиной наблюдается везде в гидросфере. Местами — у берегов или у мелей или в таких своеобразных образованиях, как Саргассово море Атлантического океана, связанных с геологической историей местности, — невидимый глазом планктон сменяется огромными плавучими полями или лесами водорослей (иногда гигантских) и трав, много более могучими лабораториями химической энергии, чем самые большие лесные массивы суши.
Ко площадь, ими занятая, невелика — не превышает нескольких процентов обшей площади чистого планктона.
§ 56. В конце концов, на нашей планете поверхность ее покрывается временами зеленым сплошным покровом. Всегда лишенные зеленой растительности места, бедные жизнью, или азойные — безжизненные — пространства едва ли составляют 5—6 % земной поверхности. Если даже мы примем их во внимание, то и в таком случае слой зеленого вещества, покрывающий нашу планету, занимает, по-видимому, всегда площадь, не только много превышающую ее поверхность, но и находящуюся в соотношении с космическими явлениями — с Солнцем.
Несомненно, в среднем даже на суше площадь зеленого слоя, захватывающего солнечные лучи, превышает в максимальном его проявлении более чем в 100 раз ее поверхность, покрытую растительностью. В мощном верхнем слое Мирового океана —приблизительно в четыреста метров — зеленая поверхность той же толщины (примерно в толщину листа растения или зеленого слоя наземных зеленых протистов) превысит, несомненно, эту величину во много раз. В коние концов, на пути солнечного луча получается сплошная поверхность микроскопических хлорофиллльных трансформаторов его энергии, превышающая поверхность самой большой планеты солнечной системы — Юпитера — или к ней близкая. Поверхность Земли равна 5,1 • 108 км2, поверхность Юпитера — 6,3 • 1010 км2; если принять, что 5 % поверхности нашей планеты лишено зеленой растительности и что захватывающая солнечный луч площадь ее увеличивается размножением зеленой растительности от 100 до 500 раз, зеленая площадь в максимальном ее проявлении будет соответственно 5,1 • 1010— 2,55 •1011 км2.
Едва ли может быть сомнение, что эти числа не случайны и что указанный механизм находится в теснейшей связи с космическим строением биосферы. Он должен находиться в связи с характером и количеством солнечного лучеиспускания.
Поверхность Земли составляет несколько меньше 0,0001 поверхности. Солнца (8,6 • 10-3 %). Зеленая площадь ее трансформационного аппарата дает уже числа иного порядка — она составляет 0,86—4,2 % площади Солнца.
§ 57. Невольно бросается в глаза, что порядок этих чисел отвечает порядку той части солнечной энергии, которая улавливается в биосфере живым зеленым веществом.
В связи с этим можно исходить из этого совпадения в исканиях объяснения зеленения Земли.
Захватываемая организмами солнечная энергия составляет небольшую часть той, которая достигает поверхности Земли, получающей, в свою очередь, от Солнца только ничтожную долю всего его излучения. Из всей солнечной энергии, равной 4 • 1030 больших калорий в год, Земля, по С. Аррениусу, получает 1,66- 1021 больших калорий в год.
Только эта космическая энергия и может быть принимаема во внимание при современной точности наших знаний в этой области. Едва ли радиация всех звезд, достигающая земной поверхности, много превышает 3,1 • 10-5% солнечной, как это было уже установлено И. Ньютоном. Принимая во внимание лучеиспускание всех планет и Луны, значительная часть которого отраженная, солнечная, можно считать, что количество энергии, этим путем получаемое Землей, не достигнет и 0,01 всей энергии, получаемой земной поверхностью от Солнца.
Значительная часть этой энергии захватывается верхней земной оболочкой — атмосферой, и только 40 % — 6,7 - 1020 калорий достигает земной поверхности и находится, таким образом, в распоряжении зеленой растительности.
Из этой энергии главная часть идет на тепловые процессы земной коры и связана с тепловым режимом океана и атмосферы. Несомненно, значительная ее часть захватывается и этом режиме и живым веществом и нами не учитывается в балансе химической работы жизни. Но само собой разумеется, что в создании жизни в биосфере она играет огромную роль. Но она не проявляется непосредственно в создании новых химических соединений, которые одни лишь дают мерку химической работы жизни.
На химическую работу, на создание нестойких в термодинамическом поле биосферы (§ 89) органических соединений, зеленая растительность использует только некоторые определенные излучения в пределах приблизительно 670— 735 µm (Danggeard и Desroche, 1910—3911); хотя другие лучи (между 300 и 700 µm) и имеют известное значение, они все же оказывают сравнительно мало заметное действие.
В связи с этим, а не в связи с несовершенством аппарата трансформации зеленое растение использует лишь небольшую часть солнечной радиации, его достигающей. По Ж. Буссенго, зеленое культурное поле может захватить 1 % солнечной падающей энергии, превращая ее в органическое горючее вещество. С. Аррениус думает, что в интенсивной культуре эта величина может быть поднята до 2 %. По Т. Броуну и Р. Эскомбу, она для зеленого листа достигает, по непосредственным наблюдениям, 0,72 %. Лесная площадь едва ли использует 0,33 % (исходя в вычислениях из древесины).
§ 58. Эти числа, несомненно, являются минимальными, а не максимальными. В исчислении Ж. Буссенго даже с поправкой С. Аррениуса принята во внимание растительность суши, притом при предположении, что культурой мы действительно увеличиваем плодородие почвы, а не создаем благоприятные условия для определенного культурного растения, погашая жизнь других, нам ненужных. Эти исчисления неизбежно не принимают во внимание жизни зеленой «сорной» и микроскопической растительности, пользующейся благоприятными условиями удобрения и обработки. Помимо полей, и на суше мы имеем богатые жизнью зеленые сгущения — болота, влажные леса и влажные луга, превышающие по количеству жизни насаждения человека (§ 150).