Живые системы в потоке времени (в связи с идеями н.А.Козырева) в.Б.Сапунов
Российский Государственный Гидрометеорологический университет,
Малоохтинский, 98, С-Петербург, 195196, Россия
e-mail: sapunov@rshu.ru
Введение
Важнейший абиотический фактор, физическая природа которого до сих пор не ясна - время. Биосфера постоянно находится в его потоке. Сущность времени изучалась философией и, в меньшей мере физикой. На сегодняшний день однозначного понимания категории времени нет. Одним из ученых, который смог добиться некоторых успехов в изучении времени, был Николай Александрович Козырев. Он посвятил свою жизнь изучению феномена времени и попытке систематизировать знания о нем как физической субстанции. Вот основные постулаты его теории.
Время – суть физическая субстанция, аналогичная полю.
Время существует во всей вселенной.
Информация в поле времени распространяется с бесконечной скоростью.
В известных пределах возможно предсказание будущего и получение информации из прошлого.
Детерминация событий носит размытый характер [Козырев, 1991].
Общепризнанной и законченной теории времени он не создал. Уровень науки ХХ века не позволил такой теории появиться на свет. Николай Александрович лишь наметил пути создания обобщающей теории, которая, может, будет создана его последователями в ХХI веке. Козырев не имел специальных биологических познаний, однако, обладая широтой мышления истинного ученого, он понял значение биологической науки в изучении и осмысления феномена времени. В одной из своих работ он писал "... свойства времени должны иметь особенное значение в биологических процессах... Его течение и свойства связывают весь мир в единое целое и могут осуществлять воздействие друг на друга явлений, между которыми нет прямых материальных связей, что может объяснить факты взаимодействия биологических объектов, находящихся на удалении и изолированных друг от друга." [Козырев, 1991, с. 384].
Понимая, что феномен времени не может изучаться в рамках одной физики, Козырев поддерживал долгие и плодотворные контакты с представителями биологических и гуманитарных наук. В 1979 г он выступил с лекциями о проблеме времени в Петрозаводске на всесоюзной школе по Теоретической биологии, и эти выступления дали толчок для целой серии исследований, в частности, и автора настоящей статьи.
Ниже я предлагаю свои соображения относительно существования живых систем в потоке времени, которые если не являются прямым развитием идей Козырева, то в значительной мере стимулированы его работами.
Методологические подходы к анализу циклические процессов в природе
Взаимоотношения между потоком времени и жизнью изучает несколько разделов экологии.
Биоритмология - (от греч. "ритмос"- размерность) - раздел биологической физики и экологии, изучающий циклические, повторяющиеся процессы в биологических системах различного уровня организации, от биосферного до молекулярного. Хронобиология - (от греч. "хронос" - время) - часто рассматривается как синоним термина "биоритмология". Однако, некоторые авторы все же разделяют эти науки. [Реймерс, 1991] Хронобиологию можно рассматривать как науку о развитии биологических процессов во времени с учетом как повторяющихся, так и неповторяющихся процессов.
Природе свойственны колебательные, или циклические процессы. Их изучает раздел экологии, называемый биоритмологией. Бывают ритмы суточные, или циркадные, годовые, многолетние. Подчас циклические процессы, вызванные космическими и глобальными факторами, больше влияют на природу, чем человек. Недопонимание этого обстоятельства приводит к неверным прогнозам и далеко идущим неблагоприятным социальным последствиям. Многие явления в окружающей мире, рассматриваемые как деструктивные – например, глобальное потепление 2-й половины 20 века, утоньшение озонового слоя, по сути, являются проявление глобальной и космической циклики и являются обратимыми. В связи с этим, объективный прогноз требует охвата научными методами отрезка времени большего, чем один период повторяющейся компоненты процесса [Сапунов Б.В., Сапунов В.Б., 1994]. Нигде единство природы и универсальность ее законов не проявляются так ярко, как в колебательных, или волновых процессах. Они затрагивают самые разные стороны жизнедеятельности живых систем всех уровней организации и подчас имеют сходное математическое описание.
Суточные ритмы в основном, определяются скоростью вращения Земли, что зрительно воспринимается, как движение Солнца по небосводу. Годовые ритмы определяются фотопериодом, т.е. регулярно, из года в года повторяющимся изменением длины светового дня. Как показал Александр Леонидович Чижевский [1995] - основатель такого важного раздела экологии как гелиобиология - солнечная активность из года в год меняется, и это серьезно влияет на все живые организмы на Земле. Вспышки размножения многих насекомых, микроорганизмов, растений, точно совпадают со вспышками солнечной активности. Влияют эти вспышки и на социальные процессы. Войны и революции обычно приходятся на периоды повышенной солнечной активности. Недавно была предпринята попытка связать циклические процессы размножения планктона с периодическими колебаниями геомагнитного поля Земли [Девяткин, Клайн, Шихова, 2004]. Как показал великий русский ученый - Николай Дмитриевич Кондратьев [1991], циклические процессы в равной степени свойственны неживой, живой и социальной природе.
Циклические процессы могут вызываться системными взаимоотношениями между хищниками и их жертвами, паразитами и их хозяевами и т.д. Графически динамика размножения организмов в таких колебательных системах описывается синусоидой, хотя в ряде случаев она бывает не совсем правильной. К этой неправильности мы вернемся ниже.