Информация как основа жизни
Шрифт:
23. Корогодин В. И. Биофизика, 1983, т. 28, в. 1, С. 171-178.
24. Эрман Л., Парсонс П. Генетика поведения и эволюция. М., "Мир",1984.
25. Морган Т. Г. Экспериментальные основы эволюции. М.-Л., Биомедгиз, 1936.
26. Кордюм В. А. Эволюция и биосфера. Киев, "Наумова думка", 1982.
27. Хесин Р. Б. Непостоянство генома. М., "Наука", 1984.
28. Поршнев Б. Ф. О начале человеческой истории (Проблемы палеопсихологии). М., "Наука", 1976.
29. Алексеев В. П. Становление человека. М., Изд. полит, лит., 1984.
30. Шовен Р. Жизнь и нравы насекомых. М., Гос. изд. селъхоз. лит.,1960.
31. Винер Н. Изобр. и рационал., 1974, №9, с.37.
32. Кропоткин П. А. Взаимная помощь среди животных и людей как двигатель прогресса. 2-е
33. Дарвин Ч. О выражении душевных движений у человека и животных. В кн.: Собр. соч., т.Ш, М., Изд. Ю.Лепковского, 1908.
34. Швейцер А. Культура и этика. М., "Прогресс", 1973.
35. Моисеев Н. Н. Человек, среда, общество. М., "Наука", 1982.
36. Гессе Г. Игра в бисер. М., "Худ. лит.", 1969.
37. Уголев А. М. Естественные технологии биологических систем. Л.,"Наука", 1987.
38. Моисеев Н. Н. Алгоритмы развития. М., "Наука", 1987.
39. Моисеев Н. Н. Расставание с простотой. М.: "Аграф" (сер. Путь к очевидности), 1998.
Глава шестая
БИОСФЕРА И ТЕХНОСФЕРА
Как подчеркивал В. И. Вернадский [1], развитие человеческого мышления и все возрастающее его воздействие на окружающую среду – через порождаемые им технологии – следует рассматривать как природное явление, как неизбежное следствие цефализации. Эти процессы и привели к формированию техносферы – создаваемой самим человеком среды его обитания. Взаимоотношения биосферы и техносферы, в связи с грозящим Земле экологическим кризисом, являются сейчас объектом пристального внимания самых разных специалистов. Попробуем сформулировать на этот счет свою точку зрения, основанную на изложенных выше представлениях о природе информации и закономерностях динамики информационных систем.
Следуя традиции, биосферой будем называть всю населяющую Землю биоту (т. е. совокупность всех микроорганизмов, грибов, растений и животных) и среду ее обитания, включая почвенный покров и содержащие признаки жизни слои атмосферы. Накануне появления человека биосфера по своим основным параметрам вряд ли существенно отличалась от нынешнего ее состояния. Более того, такие ее характеристики, как общая масса живого вещества (порядка 2,4·1018 г); элементарный состав биомассы (азот – около 0,3%, углерод – около 3%, кислород – около 75%, водород – 10% и т. д.); содержание кислорода в атмосфере (около 21%, а всего порядка 1,2·1021 г); скорость круговорота слагающих ее атомов (для углерода, например, среднее время пребывания одной молекулы СО2 в атмосфере равно десяти годам); количество достигающей Земли солнечной энергии (167 ккал·см– 2тод– 1) – сохранялись неизменными, вероятно, на протяжении сотен миллионов лет [2-4]. Эта стабильность основных параметров биосферы обусловливается, с одной стороны, постоянством потока солнечной энергии, а с другой – развитой системой взаимоотношений между слагающими биосферу живыми компонентами, выполняющими определенные функции в "работе" по ее стабилизации (см., напр., [5]).
Биосферу в целом можно подразделить на косные и живые компоненты. Косные компоненты – это химические соединения и физические тела, не входящие в данный момент времени в состав живых организмов. Это, прежде всего, газы, находящиеся в свободном состоянии (в атмосфере) или растворенные в водных бассейнах, вода в виде водяного пара, рек, озер, морей, океанов и ледников, различные неорганические и органические соединения, растворенные в этой воде и накапливающиеся в донных отложениях и почве, еще не претерпевшие полной деструкции отмершие компоненты живых организмов (листья, сучья, сброшенная при линьке шерсть и т. п.) и трупы самих этих организмов (от вирусов и бактерий
В отличие от косных компонентов, живые компоненты биосферы четко структурированы. Элементарными структурами биосферы являются биоценозы, слагаемые, в свою очередь, трофически взаимодействующими популяциями, состоящими из отдельных индивидуумов.
По примерным данным, около 1% от всей биомассы Земли приходится на микроорганизмы и животных (2,3·1016 г), около 99% - на зеленые растения (2,4·1018 г). Только 0,13% биоты обитает в океанах, а остальные 99,87% - на континентах. В настоящее время на Земле известно около 100 тыс. видов микроорганизмов (бактерии, простейшие, грибы и водоросли), 150 тыс. видов высших растений и 1 млн. видов животных, из которых более 800 тыс. приходится на членистоногих. В отдельные биоценозы входят десятки и сотни взаимодействующих друг с другом видов, представленных популяциями, состоящими из сотен (для животных), тысяч (для растений) и миллионов (для микроорганизмов) особей. Жизнедеятельность этих последних (т. е. отдельных индивидуумов) и обусловливает, в конечном счете, стабильность характеристик биосферы и ее элементный состав.
Как мы уже отмечали, характерной особенностью элементного состава биосферы является его постоянный круговорот, т. е. переход из косного в живое и обратно. Можно полагать, что различные химические элементы, захваченные в период становления биосферы вихрем этого круговорота, лишь медленно вырываются из него, устремляясь в космическое пространство (молекулы газов) или выделяясь в виде водонерастворимых соединений, слагающих осадочные породы (известняки, сланцы), а также залежей углей, нефти и некоторых рудных месторождений. Столь же медленно им на смену в биосферу включаются новые атомы, извлекаемые хемотрофами из основных пород. Многократное "пропускание" через биологические компоненты одних и тех же атомов вещества есть один из основных законов функционирования биосферы. Но общее количество вещества, находящегося в "обороте", ограничено. Именно это, по-видимому, налагает основные ограничения на изменения количества живого вещества на нашей планете, определяя его постоянство.
Круговорот атомов в биосфере определяется тремя основными факторами: метаболизмом организмов, их размножением и их отмиранием. Во время становления биосферы, когда биомасса живого вещества возрастала, стремясь к своему пределу (на котором находится и по сей день), размножение, в общем, преобладало над гибелью и сопровождалось ростом дифференциации организмов по их трофическим функциям, т. е. увеличением числа видов. Этот период характеризовался вовлечением все большего количества атомов косного вещества в биологический круговорот. Однако по мере формирования биосферы, наряду с продолжающимися сменами ее видового состава и формированием все новых вариантов биоценозов, общая масса биоты возрастала все медленнее и наконец стабилизировалась на современном уровне. Произошло это не менее чем 2-3 млрд. лет тому назад.
Что положило предел этому процессу? Было ли это пределом возможности использования солнечной энергии или пределом доступности первичных источников атомов? Или это – гигантский аналог равновесия химических реакций, когда количество вновь синтезируемого продукта сравнивается с количеством разрушающегося? Или – результат насыщения "емкости" жизненного пространства? Как бы то ни было, можно полагать, что стабилизация количества биомассы на Земле была тесно связана с ускорением образования новых видов, т. е. с ускорением процесса эволюции.