Основные закономерности макроэволюции

Во-первых, каждое крупное изменение в строении и функции организма можно рассматривать как новый фактор эволюции, меняющий ее дальнейшее направление.

Во-вторых, каждая группа организмов характеризуется определенным темпом средним эволюции. Чем быстрее совершается процесс приспособления группы к частным, конкретным условиям среды, тем скорее она достигает расцвета, а, следовательно, и гибели.

В-третьих, уничтожение групп живых организмов в ходе эволюции обусловлено естественным отбором других групп, оказавшихся более приспособленными к изменившимся условиям. Исчезнувшие в процессе эволюции виды и группы впоследствии никогда не восстанавливаются в прежней форме.

В-четвертых, эволюция не всегда идет от простого к сложному. Некоторые группы организмов, например, ряд бактерий, сохранились с древних эпох, благодаря не усложнению, а упрощению их организации. Хорошо приспособленные формы живых организмов практически не эволюционируют (например, акулы, крокодилы, кистеперые рыбы и проч.). Говоря о развитии в биологии можно выделить следующие его виды: усложнение организации, упрощение организации, одноплоскостное развитие.

К понятию прогресса в живой природе следует относиться осторожно. Усложнение структуры живого организма не всегда является прогрессом, а упрощение – регрессом. Прогресс в развитии живого организма определяется уровнем его приспособленности к изменившимся условиям окружающей среды. По сути своей прогресс напрямую связан с борьбой за существование.

Лекция № 14. Учение В.И.Вернадского о биосфере и ноосфере.

Биосфера нами определялась как целостное, единое образование, объединяющее различные биогеоценозы. В буквальном смысле термин “биосфера” означает сферу жизни. Под биосферой также понимается “пространство жизни”, “живая оболочка Земли” и т.п.

Одним из первых биологов, который указывал на огромную роль живых образований в формировании земной коры был Ж.-Б.Ламарк. Далее постепенно идея о тесной взаимосвязи между живой и неживой природой, о взаимодействии живых организмов на окружающие их физические, химические и геологические факторы все более проникала в сознание ученых и исследователей. Результаты такого подхода незамедлительно сказались при исследовании общих проблем взаимодействия живых организмов и неживой природы. Так, оказалось, что состав морской воды во многом определяется активностью живых организмов, а растения значительно изменяют структуру почвы, на которой они растут. От живых организмов (растений и некоторых животных) зависит состав нашей атмосферы. Все эти примеры свидетельствуют о существовании прямой и обратной связи между живой и неживой природой, вследствие чего сильно меняется внешний вид нашей Земли. Таким образом, биосферу не следует рассматривать только как совокупность живого вещества, в отрыве ее от неживой природы, на которую она, с одной стороны, воздействует и от которой, с другой стороны, она зависит.

Перед многими исследователями, в частности перед В.И.Вернадским, встала следующая проблема: каким образом и в какой мере живое вещество влияет на физические, химические, геологические процессы, происходящие на поверхности Земли и в ее недрах?

Центральным понятием в концепции В.И.Вернадского является понятие о живом веществе, куда кроме растений и животных Вернадский относит и человека. Ученый считал, что живые телахарактеризуются двумя важными факторами:

- открытием Л.Пастером левовращательных изомеров, входящих в состав белка, образующего живые организмы;

- вклад живых организмов в биосферу и их влияние на неживые тела.

В состав биосферы входят не только живое вещество, но и неживое, то есть косное (минералы, горные образования и пр.), а также биокосное, образованное из различных живых и косных тел, что составляет почвы, воду, воздух и т.п. Хотя живое вещество по объему и массе составляет незначительную часть биосферы, оно играет существенную роль в геологических процессах, обусловливающих изменение облика планеты.

Исходной основой существования биосферы является астрономическое положение нашей планеты, ее расстояние от Солнца, наклон земной оси и т.п. Такое положение Земли определяет климат на планете, а он в свою очередь жизненные циклы живущих организмов. Солнце является основным источником энергии биосферы и регулятором всех происходящих на нашей планете процессов.

Отличия живого вещества от косного.

- изменения и процессы в живом веществе происходят значительно быстрее, чем в косном. Поэтому для характеристики изменений в живом веществе используются понятия исторического времени, а для косного – геологического времени. Одна секунда геологического времени равна ста тысячам лет исторического времени;

- В.И.Вернадский указывал, что в ходе геологического времени возрастают мощь живого вещества и его воздействия на косное вещество. Это воздействие проявляется в непрерывном биогенном токе атомов из живого вещества в косное и обратно;

- Только в живом веществе происходят качественные изменения организмов в ходе геологического времени;

- живые организмы изменяются в зависимости от изменения окружающей среды, адаптируются к ней, постепенно накапливают определенные изменения, что и служит источником эволюции.

Учение В.И.Вернадского о биосфере – это крупный шаг в понимании не только живой природы, но и ее неразрывной связи с исторической деятельностью людей.

Понятие ноосферы.

Превращение разума человечества в новую силу планетного масштаба происходило в рамках биосферы. В.И.Вернадский неоднократно указывал, какое огромное воздействие человечество оказывает на расширение жизни путем создания новых видов растений и животных. Развивая идеи биосферы, Э.Леруа (1870-1954) в 1927 году вводит понятие ноосферы, - сферы разума для характеристики современной стадии развития биосферы. Эту же позицию разделял П.Тейяр де Шарден (1881-1955), понимавший под ноорсферой одну из стадий эволюции мира.

Согласно В.И.Вернадскому, ноосфера есть последнее на сегодняшний день стадия эволюции биосферы. До нее в эволюциибиосферы имели место следующие крупные стадии:

- 50 млн. лет назад в биосфере появились богатые кальцием скелетные образования животных. Эта кальциевая функция живого вещества была одной из важнейших эволюционных стадий развития биосферы;

- 70-110 млн. лет назад в биосфере возникли зеленые леса;

- 15-20 млн. лет назад в зеленых лесах эволюционным путем появился человек;

- сейчас мы имеем новое эволюционное изменение биосферы, – мы входим в ноосферу.

В.И.Вернадский рассматривал возникновение сознания как закономерный результат развития биосферы. Сознание, однажды возникнув, начинает оказывать все возрастающее влияние на биосферу, благодаря трудовой активности человека. Ноосфера есть новое геологическое явление на нашей планете. Человек становится крупнейшей геологической силой. Он перестраивает своим трудом и мыслью область своей жизни, перестраивает коренным образом по сравнению с тем, что было раньше. В.И.Вернадский не ограничивался исследованиями влияния трудовой деятельности на процессы, происходящие в биосфере. Он указывал, что ноосфера или сфера разума будет все больше и больше определять не только прогресс общества, но и эволюцию биосферы в целом, а через нее и процессы, совершающиеся на Земле. “Под влиянием научной мысли и человеческого труда биосфера переходит в новое состояние – ноосферу” (В.И.Вернадский). Каким же образом человеческая деятельность влияет на процессы в биосфере и как она способствует ее эволюции? Отметим, что биологическая эволюция присуща лишь живому веществу, то есть растениям, животным и человеку в той мере, в какой человек развивался до превращения в Homo sapiens (человека разумного). Процесс биологической эволюции человека, таким образом, завершился 30-40 тысяч лет назад. Далее биологическая эволюция человека переходит в социальную эволюцию. Сила естественного отбора в социальном мире все более ослабевает, благодаря успехам здравоохранения, социальным преобразованиям, развитию техники и т.д. Главное сегодня – сохранение генофонда человека и сдерживание вредных мутаций. Приспособление человека к социальной среде идет за счет развития культуры, интеллекта, социальной информированности и проч.

В период перехода от биосферы к ноосфере на сцену выступает такой мощный геофизический фактор как постоянно увеличивающееся количество зеленого живого вещества в биосфере, получаемого благодаря расширению посевных площадей и интенсификации земледелия. В результате искусственного отбора новых сортов растений и пород животных процессы эволюции значительно ускорились. А это привело к ускорению процессов обмена между живым и косным веществом в биосфере.

Возможно, переход к ноосфере начался много лет назад, когда человек овладел огнем и начал изготовлять первые весьма примитивные орудия труда. Благодаря этому он получил преимущество перед животными. Но с геологической точки зрения более важным был процесс приручения диких животных и выведение новых сортов растений. В.И.Вернадский писал: “человек этим путем стал менять окружающий его мир и создавать для себя новую живую природу. Огромное значение этого проявилось еще и в другом – в том, что он избавился от голода новым путем, неизвестным животным – сознательным, творческим обеспечением от голода и нашел возможность неограниченного проявления своего размножения”.

Таким образом, научная мысль стала частью структуры биосферы. Возникновение мысли стало важнейшим событием в истории биосферы и ближнего космоса. Сам же человек живет в биосфере и от нее неотделим, он может использовать непосредственно только биосферу. За пределы биосферы человек может проникнуть только благодаря построениям своего разума. Разум человека вводит научные построения, отличные от тех, которые доступны его чувствам. Так, для изучения небесных тел и космоса человек пользуется не только излучением, физико-химическим анализом, но и охватывающей все это физико-математической моделью.

Биосфера не просто аморфная природы, а определенное четкое построение, основой которого является живое вещество. Живое вещество является носителем и создателем свободной энергии. Свободная энергия является по своей природе биогеохимической, она охватывает всю биосферу и определяет ее историю. В рамках живого вещества последние 30-40 тыс. лет формируется и растет новая форма этой энергии, связанная с жизнедеятельностью человеческих сообществ рода Homo sapiens. Эту новую форму энергии можно назвать энергией человеческой культуры или культурной биохимической энергией, которая и создает в настоящее время ноосферу. Эта форма энергии, однако, присуща не только Homo sapiens, но и всем живым организмам. Но в последних она является ничтожной по сравнению с обычной геохимической энергией. Энергия культуры связана с психической деятельностью организмов, с развитием мозга; она сказывается в форме, производящей переход в ноосферу. Появление ноосферы подготовлялось в течение сотен миллионов лет, но смогло проявиться в виде соответствующей геологической силы только в наше время, когда человек охватил свое жизнью и культурной деятельностью всю биосферу.

Разум создал, прежде всего, новые возможности для самосохранения человечества. Способность предвидеть и оценивать результаты своих действий позволило человеку обеспечить стабильность той части биосферы, в которой он существовал.

Становление коллективного разума, что мы и наблюдаем сегодня, рождает потенциальную возможность обеспечить стабильность системы “биосфера-человек”, которая сама по себе крайне неустойчивая. Обеспечение стабильности этой системы, то есть обеспечение согласованности потребностей общества с возможностями биосферы является фактором чрезвычайной важности для человечества. Таким образом, возникающий коллективный разум представляет определенный шанс человечеству сохранить себя в биосфере и во Вселенной, а так же сохранить саму биосферу в связи с сильно возросшими на нее нагрузками.

Проблемами “биосфера-человек” занимается экология – наука о закономерностях взаимодействия живых существ и их взаимодействия с окружающей средой. Сегодня понятие “экологии” расширяется, и она по сути дела становится междисциплинарным исследованием процессов, связанных с взаимодействием биосферы и общества. К экологическим системам относят все живые системы вместе с окружающей их средой, начиная с отдельной популяции и кончая биосферой. Все экологическиесистемы являются открытыми системами, то есть они обмениваются с окружающей средой веществом, энергией и информацией.

- На популяционном уровне различают такие экологические системы как биоценозы и биогеоценозы, где сообщества живых организмов исследуются в тесной связи с неорганическими условиями их существования (почвой, климатом, географическими условиями и т.д.) и другими организмами.

- Более крупной биологической системой является биом, который включает живые системы и неживые факторы на более обширной территории (лиственные породы деревьев, горные массивы в конкретных регионах и т.д.).

- Самой крупной экологической системой считается экосфера – это живое вещество на поверхности всей планеты (биосфера) с его взаимодействием с энергией Солнца.

В экологических системах происходит постоянное преобразованиерассеянной в пространстве солнечной энергии в более концентрированныеее формы сначала автотрофными растениями, а затем гетеротрофными животными и человеком. При этом на каждой стадии превращения энергии происходит также ее рассеяние в окружающее пространство. Полученная концентрированная энергия может быть в дальнейшем использована в экологических системах в виде пищи и топлива. Концентрированную энергию можно определить как обладающую низкой степенью энтропии, то есть характеризующуюся меньшей степенью беспорядка и большей информативностью. Так, например, ископаемое топливо обладает большим рабочим потенциалом, чем рассеянная солнечная энергия, а животная пища является более калорийной, чем растительная.

По типу форм преобразования энергии можно выделить четыре типа экологических систем.

1. Природные системы, полностью зависящие от энергии Солнца. Эти системы занимают огромную площадь, они важны для сохранения экологических условий на планете (океаны, пустыни, северные льды и т.д.)

2. Природные системы, получающие энергию не только от Солнца, но и от других природных источников. Это прибрежные участки морей, океанов, озер, тропические леса, существующие за счет энергии дождей, рек, ветра, приливов и отливов.

3. Природные системы, получающие энергию не только за счетСолнца, но и от ископаемого топлива и живых организмов (дерево, уголь, нефть, газ). Это человеческие сообщества – цивилизации, где мышечная сила человека и животных стала в дальнейшем заменяться энергией машин, работающих на топливе.

Дата добавления: 2014-01-07