Эволюция биосферы. В условиях постоянного синтеза органических веществ и их обилия в Мировом океане первые живые организмы были гетеротрофными

В условиях постоянного синтеза органических веществ и их обилия в Мировом океане первые живые организмы были гетеротрофными. Однако по мере их размножения потребление простых органических веществ быстро стало превышать их синтез, что привело к дефициту пищевых ресурсов и усилению конкуренции. Это стимулировало эволюцию первых организмов в двух направлениях:

1) возникновение организмов, способных к поглощению и расщеплению других живых клеток;

2) возникновение одноклеточных организмов, в которых присутствовали структуры, подобные хлоропластам (около 2,5 млрд. лет назад). Благодаря им, данные организмы могли использовать энергию видимых солнечных лучей для синтеза органических веществ из углекислого газа и воды внутри самих клеток. Побочным продуктом фотосинтеза является кислород:

По мере размножения фотосинтезирующих организмов, увеличилась выработка кислорода, и около 2,0 млрд. лет назад содержание кислорода достигло 1%. Этот показатель получил название 1-ой точки Пастера. С этого момента стал возможен кислородный путь энергетического обмена (дыхание). Кислородный этап энергетически гораздо эффективнее, чем бескислородный, следовательно, он мог обеспечить динамическое равновесие более сложных и устойчивых структур, что привело к возникновению одноклеточных организмов, с жестким кальциевым скелетом и (около 1 млрд. лет назад) первых многоклеточных.

Около миллиарда лет назад концентрация кислорода в атмосфере достигала около 10% - 2-ая точка Пастера. При этой концентрации в результате взаимодействия кислорода с ультрафиолетовыми лучами образовался озоновый слой, предохраняющий поверхность Земли от воздействия жестких коротковолновых ультрафиолетовых лучей. С этого момента стал возможен выход организмов на сушу. Благодаря их широкому распространению и размножению усилилась интенсивность формирования верхнего слоя земной коры в виде различных осадочных пород, в особенности известняка. Тектонические и вулканические процессы приводили к тому, что эти осадочные породы оказывались над водой. Различная интенсивность жизни, видовое разнообразие привели к развитию различного химического состава осадочных пород на разных участках суши.

Выход фотосинтезирующих организмов на сушу, с одной стороны, создавал им ряд преимуществ:

- более высокая интенсивность видимого солнечного излучения и, следовательно, более высокий КПД фотосинтеза;

- высокие концентрации доступных и необходимых минеральных солей.

С другой стороны, возник и ряд трудностей, связанных с необходимостью приспособиться:

- к дефициту влаги, причем различному на разных участках суши;

- к более резким температурным колебаниям;

- к различию температурного и светового режима в зависимости от рельефа местности и розы ветров;

- к различию в химическом составе поверхностных участков суши.

Уже эти различия в условиях обитания привели к отбору организмов, обладающих разными свойствами. Постоянное потребление жизненно необходимых ресурсов из неживой природы автотрофными организмами должно было привести сначала к дефициту этих ресурсов, а потом к их исчезновению при все большем накоплении живого и мертвого органического вещества. Однако быстро размножающиеся организмы - автотрофы становились естественной питательной средой для гетеротрофных организмов (консументов и редуцентов), которые превращали эти вещества в минеральные соединения. В результате преимущество в борьбе за существование получали такие сообщества автотрофных и гетеротрофных организмов, в которых обеспечивался максимальный возврат минеральных веществ в неживую природу как главное условие воспроизводства автотрофных организмов и всего сообщества.

Формирование множества локальных экосистем и глобальной экосистемы планеты – Биосферы, представляло собой всеобъемлющую сукцессию, в ходе которой создавалось разнообразие видов, необходимое для максимально замкнутого круговорота веществ. В результате за относительно короткий (700 млн. лет) срок разнообразие видов достигло современного уровня (около 2 млн. видов). С тех пор отдельные экосистемы Земли и биосфера в целом не раз переходили от состояния равновесия к сукцессии, при этом нередко происходило вымирание как отдельных видов, так и более крупных таксономических групп растений и животных. На их место в экологических нишах приходили новые виды, и каждый раз переход Биосферы к равновесию сопровождался восстановлением разнообразия видов на среднем уровне в 2 млн. видов.

Рациональное поведение звеньев трофической цепи в экосистемах и в биосфере в целом определяется не эффективностью добывания пищи, а умеренностью. Поэтому в экосистемах остаются лишь виды, хорошо выполняющие свои биологические функции — живущие и дающие жить другим. Особенности человека как биологического вида в трофических цепях состоят в следующем:

• человек всеяден и может жить то за счет одних, то за счет других звеньев трофической цепи; это снимает с него узду умеренности;

• он может приближать к себе ресурсы с помощью одомаш­нивания растений и животных или привозить их, выходя из-под контроля среды в месте проживания;

• он может уходить из нарушенной им цепи в другую. Это дает человеку чувство свободы, однако, это свобода от не­медленного ответного воздействия и от ответственности перед потомками.

Глава 8. Экология происхождения и эволюции человека

Изучение биологии и экологии человека самым непосредственным образом связано с основным рассмотрением аспектов его эволюции как биологического вида, так как именно взаимоотношения наших предков с постоянно изменяющимися условиями среды обитания привели к формированию современного человека и человечества. Начнем с места человека как биологического вида среди других живых организмов. В соответствии с современной биологической классификацией человек принадлежит к типу хордовых, классу млекопитающих, отряду приматы, надсемейству гоминиды, семейству гоминоиды, роду человек, виду — человек разумный. Данные ДНК-гибридизации показывают, что уровень гомологии ДНК человека составляет с ДНК макак 66%, с ДНК гиббонов — 76%, с ДНК гориллы — 90%, с ДНК шимпанзе — 98%. В соответствии с этими результатами и принятыми в современной биологии критериями человек должен быть объединен в один род с шимпанзе и гориллой, и сохранение приведенной выше классификации можно объяснить, пожалуй, только антропоцентристскими предрассудками ученых.

Те же данные ДНК-гибридизации неопровержимо свидетельствуют о наличии у людей и, по крайней мере, у шимпанзе, общего предка.

Рассмотрение эволюции человека обычно начинают с сопоставления основных биологических особенностей вида Homo Sapience и видов близких ему приматов как современных, так и исчезнувших. Наиболее существенные характеристики Homo Sapience: относительно крупные размеры тела и относительно крупная голова, вертикальное положение тела и хождение на двух ногах, гибкие кисти рук, приспособленные к совершению сложных движений, хорошо развитый головной мозг. Совокупность этих признаков чрезвычайно расширила адаптационные возможности нашего вида, прежде всего за счет поведенческого пути адаптации и расширения трофических, фабрических и топических связей.

Перед рассмотрением эволюционных событий, приведших к развитию вышеназванных биологических особенностей, вспомним некоторые положения теории биологической эволюции.

Естественный отбор оперирует в сжатые сроки. Организмы отбираются на основе непосредственных требований окружающей среды. Таким образом, реконструируя эволюцию тех или иных адаптаций, нужно всегда помнить, что отбор организмов идет на основе непосредственных требований среды и поэтому объяснять происхождение тех или иных характерных признаков человека, исходя из требований образа жизни современного человека, будет непростительной ошибкой.

Отбор действует только на живые организмы. Он не может начинать заново с каждым новым поколением, а затем модифицировать и поддерживать уже существующие мутации. Это значит, что особенности фенотипа, полученные в результате мутации, зависят от природы исходного фенотипа. У амебы не может произойти мутация, которая привела бы к появлению человеческого интеллекта. Предки человека и шимпанзе не могли эволюционировать в изменившихся условиях в кошачьих или собак, при всем различии адаптаций они оставались и остаются приматами.

Рассмотрим, исходя из вышесказанного, основные особенности всех высших приматов как основы их эволюции к биологии современного человека.

Это относительно крупные млекопитающие и, следовательно, имеют хорошо развитую ЦНС и более крупный головной мозг.

Хорошо приспособлены к древесному образу жизни: когти заменены ногтями, кисти имеют пять хорошо развитых пальцев с противопоставлением одного другим, что позволяет совершать хватательные движения. Основной способ передвижения – вертикальные прыжки – брахиация; передвижение по земле на четырех конечностях менее эффективно, чем у наземных млекопитающих. Способность к длительному вертикальному сидению и кратковременному передвижению на задних конечностях.

Передние конечности не только орган передвижения, но и орган исследования предметов, собирания плодов, поднесения пищи ко рту.

Крупный череп, укорочение челюстей, редукция клыков и органов обоняния, увеличение остроты зрения.

Древесный образ жизни требует всесторонней информации об окружающей среде, совершенствования сенсорного восприятия, ускорения двигательных центров коры головного мозга.

Всеядность с преимущественным потреблением растительной пищи.

Сложное поведение, наличие социобиологических структур в сообществах.

Таким образом, у наших общих с человекообразными обезьянами предков были достаточно серьезные преадаптации для дальнейшей эволюции, как в сторону шимпанзе, так и в сторону человека. Предполагается, что гоминиды дивергировали от гоминоидов от 10 до 4 млн. лет назад. Нужно отметить, что по времени это совпадает с эволюцией и образованием множества современных видов млекопитающих. Господствовавшее утверждение, что человек — это самый молодой вид, не что иное, как тоска по библейскому понятию "венца творения". Всплеск видообразования в ту эпоху связан с глобальными климатическими изменениями, приведшими в центральной Африке к сокращению площадей тропического леса и превращению их в открытые степи — "саванны". Таким образом, нашим предкам, адаптировавшимся к жизни в условиях тропического леса, необходимо было приспособиться к новым условиям среды.

Характерной чертой тропического леса как среды обитания, является слабая выраженность (или, скорее, отсутствие) сезонных изменений и, отсюда, постоянное обилие высоко питательной растительной пищи.

В реконструкции основных этапов эволюции предков человека к современному человеку еще достаточно «белых пятен», но главные факторы, сделавшие невозможным другое направление этой эволюции, определены вполне достоверно. Принципиальными отличиями современного человека от животных являются прямохождение, способность к труду, наличие интеллекта и особый тип отношений между людьми, не свойственных никаким другим животным (социальные отношения). Рассмотрению причинно-следственных связей, обусловивших возникновение этих отличий, и будет уделено главное внимание.

Прямохождение. С физиологической и анатомической точки зрения прямохождение человека – биологический нонсенс. Высоко поднятый центр тяжести делает вертикальное положение тела чрезвычайно неустойчивым, которое усугубляется практически одной точкой опоры при ходьбе. Поэтому прямохождение требует во много раз больше энергозатрат, чем передвижение на четырех конечностях и не позволяет достигнуть высоких скоростей (горилла, опираясь в беге на передние конечности, развивает скорость, недоступную спринтерам). Внутренние органы брюшной полости лежат не на брюшной стенке, как у всех четвероногих животных, а друг на друге, что является причиной многих широко распространенных в наше время заболеваний. Повышенная нагрузка на нижние конечности и позвоночник нередко становится причиной плоскостопия, расширения ножных вен, заболеваний позвоночника.

В силу всего перечисленного, трудно представить, что в ходе естественного отбора признаков, повышающих жизнеспособность организма, эволюция могла привести четвероногих предков человека к прямохождению. Одна из наиболее распространенных версий была высказана в конце 19 века Ф. Энгельсом: предки человека вынуждены были перейти к прямохождению из-за необходимости освободить передние конечности для использования и изготовления орудий. Однако отбору подвергаются только те признаки, которые жизненно важны в данный момент, а ни те, что проявят свою полезность когда сформируются. Вопрос о факторах отбора направивших эволюцию к прямохождению удалось решить на базе анализа изменившихся условий обитания и образа жизни предков человека и биомеханических и биоэнергетических осбенностей их организма.

В условиях саванны предкам человека пришлось не только перейти от жизни на деревьях к наземному образу жизни, но и изменить пищевой рацион. Главным отличием условий обитания в саванне от тропического леса является более выраженная сезонность. Если в тропическом лесу количество сочных высокопитательных кормов примерно одинаково в течение всего года, то в саванне периоды обилия плодов, клубней и корнеплодов сменяются периодами их дефицита. У наших предков было два возможных пути адаптации:

1. Перейти на постоянное потребление больших количеств низко питательной растительной пищи (травы, побегов, листьев), т. е. на образ жизни жвачных животных, когда основное время уходит на потребление пищи. Однако предки человека проигрывали конкуренцию за пастбища предкам современных копытных.

2. Перейти на потребление еще более питательной пищи. Постоянным источником такой пищей в саванне могло быть только мясо животных. В этом случае основное время тратится на поиск и добывание пищи.

Всеядность наших предков позволяла совмещать охоту с поиском плодов, клубней и других видов высокопитательной растительной пищи, что несколько снижало остроту конкуренции с хищниками. Однако конкуренция оставалась настолько жесткой, что предкам человека приходилось вести поиск пищи на гораздо большей территории, чем любому хищнику. Это требовало высокоэффективного способа передвижения на большие расстояния с относительно высокой средней скоростью. Изучение биомеханики и биоэнергетики способов передвижения современных человекообразных обезьян показало достаточно высокую скорость и эффективность их четвероногого бега на короткие дистанции и высокую энергозатратность, утомительность, низкую среднюю скорость такого же бега на большие расстояния. Особенности анатомии общего предка человека и человекообразных обезьян, сформировавшиеся еще в процессе приспособления к жизни на деревьях, сделали невозможным усовершенствование бега на четырех конечностях путем дальнейшей биологической эволюции, но оставили возможность дальнейшего совершенствования способности к кратковременному передвижению на двух задних конечностях. Это и привело к естественному отбору особей, лучше приспособленных к новому типу передвижения. Переход к преимущественно мясной пище обеспечивал компенсацию больших затрат энергии, а постоянная высокая двигательная активность обеспечивала такой уровень мышечного развития, который частично нейтрализовал отрицательные последствия прямохождения для здоровья организма.

Формирование потребности в трудовой активности

Освобождение передних конечностей позволило перейти от свойственного многим животным случайного использования орудий сначала к их постоянному использованию, а затем и к изготовлению. Этому способствовала общая для всех приматов функция передних конечностей, которые используются не только как средство передвижения, но и как орган исследования предметов и поднесения пищи ко рту.

Активное поведение любого животного направлено на удовлетворение анатомо-физиологических потребностей организма (например – в питании), что в итоге приводит к возникновению простейшей положительной эмоции (чувству удовлетворения). Однако, если животное будет проявлять жизненную активность только при необходимости удовлетворения физиологических потребностей, его поведение окажется малоэффективным и не приведет к положительному результату. В процессе эволюции у животных сформировался ряд биологических поведенческих потребностей (в двигательной активности, в информации, в игре, в общении с себе подобными), удовлетворение которых вызывает положительные эмоции вне связи с непосредственным удовлетворением физиологических потребностей. Врожденные поведенческие потребности повышают эффективность адаптивного поведения животных в различных ситуациях. Трудовая деятельность отличается от любых типов поведения животных. Совершенствование орудий труда и охоты требует постоянной, тяжелой, не всегда успешной, напряженной физической и нервной деятельности, результаты которой сказываются на возможностях удовлетворения биологических потребностей в отдаленном будущем. Поэтому в условиях жесткой борьбы за существование преимущества имели те особи, которые в силу врожденных особенностей нервной системы и темперамента, были способны испытывать положительные эмоции и от результатов деятельности, не связанной с непосредственным удовлетворением физиологических потребностей организма. Так сформировалась чисто человеческая биологическая поведенческая потребность испытывать положительные эмоции от результатов деятельности, иногда вообще никак не связанной с удовлетворением физиологических потребностей.

Возникновение интеллекта

Охота и связанная с ней потребность к запоминанию и анализу территории, поведению дичи, сложное индивидуальное и коллективное поведение во время охоты, использование и изготовление примитивных орудий – все это содействовало отбору особей с более развитой центральной нервной системой, создавая анатомо-физиологические предпосылки к возникновению интеллекта. Однако ни одно животное, каким бы сложным и разнообразным ни было его индивидуальное и коллективное поведение, не приобрело в процессе эволюции ничего похожего на интеллект.

Эволюция человека шла в условиях жесткой межвидовой конкуренции с хищниками, которая обычно или приводит к вытеснению менее приспособленного вида, или стимулирует биологическую эволюцию в сторону разделения экологических ниш. Именно различие экологических ниш, в частности, узкий видовой диапазон потенциальной добычи, сделал возможным совместное процветание в африканской саванне львов, леопардов и гепардов. Предки человека были в саванне пришельцами, не имеющими своей экологической ниши, и никакие орудия не могли им обеспечить победу в конкуренции за пищевые ресурсы ни с одним видом хищников. Однако использование орудий давало возможность расширить диапазон потенциальной добычи и, не вступая в жесткую конкуренцию с каким-либо одним видом хищников, отбирать часть потенциальной добычи у многих видов. Расширение диапазона добычи стало главным фактором естественного отбора не просто особей с более высоким уровнем развития центральной нервной системы, но и с зачатками интеллекта. Высокая эффективность индивидуального и коллективного охотничьего поведения животных развивается на базе врожденных наследственных инстинктов путем родительского и игрового воспитания и по мере накопления индивидуального жизненного опыта. У предков человека не было закрепленных в наследственности охотничьих инстинктов. Широкий диапазон добычи делал бессмысленным их формирование в процессе перехода к охотничьему образу жизни, так как в этом случае ограниченного набора приемов охоты, закрепленных генетически в виде инстинктов, не хватало. Поэтому эффективность охотничьего поведения определялась исключительно врожденными способностями к обучению в процессе воспитания и накопления жизненного опыта, а также способностью принимать верное решение на основе анализа информации из прошлого и настоящего, то есть от наличия врожденных элементов интеллекта. Отсутствие инстинктов коллективного охотничьего поведения, с одной стороны, и необходимость высоко согласованных действий во время коллективной охоты, с другой, требовали развития средств взаимной информации и общения, что привело к отбору особей, биологически способных к формированию и развитию второй сигнальной системы. Все это стало основными факторами отбора особей, обладающих интеллектом, без которого выживание вида было невозможно.

Так (по разным подсчетам), около 4 млн. – 150 тыс. лет назад появились организмы, биологически идентичные современному человеку, имеющие такое же анатомическое и физиологическое строение, такой же интеллект, способные изготавливать и использовать примитивные орудия труда, общаться друг с другом, которые вели стайный или стадный образ жизни охотников и собирателей. Однако эти результаты биологической эволюции поставили человека как вид на грань вымирания.

Формирование социальных отношений

Прямохождение, а также необходимость долгого обучения навыкам охоты и поведения в стае сделали чрезвычайно длительным период детства (14-15 лет) по отношению к средней продолжительности жизни первобытного человека (22-23 года). Поэтому даже самая сильная интеллектуальная и приспособленная к жизни пара не могла довести свое потомство до необходимого для выживания уровня зрелости и обеспечить себе продолжение рода. В этих условиях задача воспитания и выживания молодого поколения ложилась на всю стаю. Общая забота о всем молодом поколении присутствует в стаях и стадах всех коллективных животных, но она в основном ограничена их защитой от общей опасности. Как известно, поддержание оптимальной численности любой популяции в соответствии с жизненными ресурсами экосистемы происходит за счет жесткой конкуренции между особями. Если в силу каких–то факторов (например, суровой зимы) ресурсы экосистемы резко уменьшаются, соответственно сокращается и численность популяции за счет усиления конкуренции. Сокращение численности идет в основном из-за гибели наименее приспособленных, то есть в основном молодых и старых особей. Восстановление обычных условий и жизненных ресурсов уменьшит конкуренцию и приведет к восстановлению численности популяции. Однако действие такого механизма регуляции численности в стае первых людей, где абсолютно не приспособленными к жизни и нормальной конкуренции оказывались все, кто младше 14 лет, привело бы к тому, что через несколько лет выжившие в период кризиса особи начинают уходить из жизни, а зрелого, способного на продолжение рода поколения еще нет. Разрешить создавшиеся противоречия биологическая эволюция уже не могла, поэтому давление естественного отбора на популяцию первых людей сместилось. Наибольшие шансы передать свои гены потомкам могли не самые приспособленные к жизни особи, а члены стаи или стада, в которых в любых обстоятельствах обеспечивалась забота о молодом поколении, доходящая до отказа взрослых от полного удовлетворения собственных физиологических потребностей в пользу всего молодого поколения независимо от того, чьи это дети.

Таким образом, продолжение рода и выживание особи стали зависеть от выживания всей стаи, а жизнеспособность стаи зависела от эффективности коллективного поведения. Единственным способом передачи информации о накопленном жизненном опыте, навыках охоты, изготовлении орудий, выживании в разных условиях была речь и процесс межличностного общения, а носителями наиболее обширной информации являлись редкие представители старшего дряхлеющего поколения. Более того, при низкой средней продолжительности жизни редкие старики становились носителями уникального опыта адаптивного коллективного поведения в нестандартных, редких, катастрофических ситуациях, и наличие или отсутствие такого старика определяли выживание или гибель коллектива. Естественно, наши далекие дикие предки не могли сознательно сформировать это новое отношение к плохо приспособленным молодым и старым сородичам. Но те объединения первых людей, в которых чисто случайно острота конкуренции была ниже, где сложились стереотипы поведения связанные с упорядоченным дележом пищи, а не с вырыванием ее из глотки соплеменника, продолжали жить в своих потомках, тогда как другие вымирали. Другими словами, естественный отбор вел к ликвидации самого себя внутри стаи. Так, в человеческом обществе возникли принципиально новые отношения между особями, которых нет и не может быть в остальном живом мире и которые отрицают внутривидовую биологическую конкуренцию внутри сначала стаи, а потом рода, племени и более развитых сообществ. Эти качественно новые отношения, свойственные только человеческому обществу, и называются социальными отношениями. Современным языком суть этих отношений можно определить как приоритет интересов всей стаи (коллектива) над интересами особи (личности) ради реализации удовлетворения основных жизненных потребностей этой особи (личности). Именно на базе этих первых общечеловеческих принципов построения отношений между людьми могли развиться такие чисто человеческие качества, как альтруизм и героизм, такие отношения как любовь и дружба. С этого момента природа человека имеет двойственный характер – и биологический, и социальный. С этого момента представители биологического вида Гомо сапиенс стали Людьми.

Превратившись из стаи в общество, человечество превратилось в универсальную адаптирующуюся систему, когда адаптация достигается не изменениями организма, а изменением поведения в соответствии с меняющимися условиями природной среды.

Естественно, развитие социальных отношений не ликвидировало конкуренцию как таковую, а скорее изменило ее характер, перенеся основную остроту проявления с отношений между индивидуумами на отношения между коллективами. Географические условия исключали равномерное заселение Земли. Выбирались наилучшие с точки зрения первых людей районы. Отдельные племена, жившие в большей или меньшей удаленности друг от друга, использовали одни и те же ресурсы и видели друг в друге соперников. Конкуренция между племенами, с одной стороны, сдерживала рост общей численности населения, а с другой, служила причиной дальнейшего расселения. Коллективное переселение в новую и изначально менее благоприятную среду обитания, так же как и уменьшение привычных ресурсов в результате природных катаклизмов или глобальных климатических изменений, уже не могло привести к трагическому обострению межличностной конкуренции, так как этому препятствовали сложившиеся социальные отношения; более того, чем менее стабильной и более изменчивой в плане природных ресурсов оказывалась среда обитания, тем больше усложнялись и совершенствовались социальные отношения, придя, в конечном итоге, к человеческому обществу охотников и собирателей и высшей форме социальных отношений при данном способе производства – родоплеменным отношениям.

Глава 9. Социально-биологическая природа человека. Социальная экология

Социальные отношения, сняв остроту биологической конкуренции между особями внутри стаи, не ликвидировали ее между группами. Увеличение численности людей, борьба между группами, родами, племенами за жизненные ресурсы способствовали миграции этих групп в новые регионы и, следовательно, в новые условия существования. Адаптация к новым условиям обитания всех живых организмов идет за счет естественного отбора организмов с новыми случайно возникшими в результате мутаций приспособительными биологическими свойствами. Отсутствие биологической конкуренции внутри групп закрыло человечеству этот путь адаптации, но существенно расширило возможности поведенческого пути. При этом главным фактором выживания человека в новых условиях было не совершенство индивидуального поведения, а гибкость коллективного поведения. Чем сильнее новые условия отличались от прежних, тем сложнее становилось индивидуальное и коллективное поведение людей, тем больше требовалось организованности в их коллективных действиях и, соответственно, сложнее и совершеннее становились социальные отношения.

В результате расселения и адаптации людей к различным природным условиям сложилась первая форма человеческого общества – родоплеменное общество охотников и собирателей.

Дата добавления: 2014-10-23