Вопрос 24

Системная теория эволюции. Понятие эволюции в синергетике.

Стандартная схема "эволюция = случайные мутации + естественный отбор и больше ничего" может объяснить лишь часть эволюционных событий, однако она не справляется с объяснением таких ключевых вопросов, как направленность и прогрессивный характер эволюции, ароморфозы, усложнение организмов. Многие лучшие эволюционисты сейчас пришли к выводу, что жизнь возникла не случайно, а вполне закономерно, как итог развития геохимического круговорота Земли. Дальнейшее развитие жизни также идет на основе законов развития открытых систем, которые, согласно неравновесной термодинамике И.Пригожина, развиваются в направлении минимизации производства энтропии. Производство энтропии в живых системах понимается, в частности, как та дань, которую биосистема платит смерти (отношение мортмассы к биомассе; смертность; вымирание).

Системный характер эволюции проявляется, например, в том, что многие (возможно, все основные) эволюционные новообразования появились не за счет "постепенного накопления случайных мутаций", и не за счет крайне маловероятных "полезных макромутаций", а за счет перекомбинации готовых функциональных блоков живых систем. Ярким проявлением этого общего принципа является системообразующая, интегрирующая роль симбиоза. Так, симбиоз нескольких бактерий привел к возникновению эукариотической клетки. Подобные симбиотические образования возникают и по сей день, воспроизводимы в эксперименте.

Развитие биосферы — ее непрерывное движение в сторону увеличения биомассы и повышения приспосабливаемости живых организмов к среде является, может, и нелинейным, но не вероятностным и не предполагает бифуркаций. А стохастическое поведение элементов биосферы только поддерживает, реализует это стабильное движение.

Главный вывод, который можно сделать из приведенных рассуждений, заключается в том, что эволюционные процессы не могут быть описаны и тем более объяснены в рамках идеологии и формализма синергетики. Хотя отдельные элементы, процессы и связи (потоки) в этих системах вполне являются синергетическими объектами.

Эволюция - это вечная самоорганизация, поиск структурами своих оптимумов в меняющихся условиях.

Сущность ее в синергетике - это вечная борьба хаоса и порядка, структурного и бесструктурного во Вселенной. В этой борьбе может работать бифуркационный принцип (пример с волосатым слоном). Возникающие случайности могут привести систему к повышенной неравновесности - флуктуации, т.е.

отклонениям от среднего значения - и как следствие могут возникать мутации, поддержанные окружающей средой. Возврат назад практически не возможен и мутации становятся материалом эволюции, двигая ее вперед в постоянное развитие.

Вопрос 25

Концепция коэволюции. Гея-Земля.

Концепция коэволюции смогла объяснить возникновение полов и другие феномены. Как химическая эволюция — результат взаимодействия химических элементов, так по аналогии биологическая эволюция может рассматриваться как результат взаимодействия организмов. Случайно образовавшиеся более сложные формы увеличивают разнообразие, и, стало быть, устойчивость экосистем. Удивительная согласованность всех видов жизни есть следствие коэволюции. Концепция коэволюции хорошо объясняет эволюцию в системе «хищник — жертва» — постоянное совершенствование и того, и другого компонента системы. Коэволюционная «гонка вооружений» способствует большему разнообразию экосистем. Концепция коэволюции объясняет и факты альтруизма у животных: заботу о детях, устранение агрессивности путем демонстрации «умиротворяющих поз», повиновение вожакам, взаимопомощь в трудных ситуациях и т. п.

С точки зрения концепции коэволюции естественный отбор, который играл главную роль у Дарвина, является не «автором», а скорее «редактором» эволюции.

Гея-Земля. Эта гипотеза возникла в последние два десятилетия на основе учения о биосфере, экологии и концепции коэволюции. Авторами ее являются английский химик Джеймс Лавлок и американский микробиолог Линн Маргулис. Вначале была обнаружена химическая неравновесность атмосферы Земли, которая рассматривается как признак жизни. По мнению Лавлока, если жизнь представляет собой глобальную целостность, ее присутствие может быть обнаружено через изменение химического состава атмосферы планеты.

Лавлок ввел понятие геофизиологии, обозначающее системный подход к наукам о Земле. Согласно Гея-гипотезе, сохранение длительной химической неравновесности атмосферы Земли обусловлено совокупностью жизненных процессов на Земле. Лавлок сконструировал модель, в соответствии с которой при изменении яркости потоков солнечного света растет разнообразие, ведущее к возрастанию способности регулировать температуру поверхности планеты, а также к росту биомассы.

Суть Гея-гипотезы: Земля является саморегулирующейся системой, созданной биотой и окружающей средой, способной сохранять химический состав атмосферы и тем самым поддерживать благоприятное для жизни постоянство климата. По Лавлоку, мы — обитатели и часть квазиживой целостности, которая обладает способностью глобального гомеостаза, снисходительного к нарушениям, если она в хорошей форме, в пределах своей способности к саморегуляции. Когда подобная система попадает в состояние стресса, близкого к границам саморегуляции, даже маленькое потрясение может толкнуть ее к переходу в новое стабильное состояние или даже полностью уничтожить.

В то же время «Гея» превращает даже отбросы в необходимые элементы и, видимо, может выжить даже после ядерной катастрофы. Эволюция биосферы, по Лавлоку, может быть процессом, который выходит за рамки полного понимания, контроля и даже участия человека.

Подходя к Гея-гипотезе с биологических позиций, Л. Маргулис полагает, что жизнь на Земле представляет собой сеть взаимозависимых связей, позволяющих планете действовать как саморегулирующаяся и самопроизводящая система.