Глава 16 физические аспекты биосферы и основы экологии

Самое плохое в жизни — то, что Про зыбкий образ мира она проходит. вопрошаешь —

Эмиль Кроткий Узнать ты слишком много

замыиыяешь. Из бездны океана он возник И в бездну канет вновь, ужель

не знаешь. Омар Хайям

16.1. Структурная организованность биосферы

Существование всех живых организмов на Земле неразрывно связано с окружающей средой. Растения и животные находятся

не только в тесной зависимости от неживой природы и от других организмов, испытывая их воздействие и приспосабливаясь к ним, но и, потребляя разнообразные продукты окружающей сре­ды, сами преобразуют природу. Потребляемые вещества, необхо­димые для жизни, называются биогенами. К ним относятся хи­мические вещества, абсолютно необходимые для существования живых организмов и входящие в их состав (молекулы кислорода, азота, углерода и т.д.); вещества, возникшие в результате разло­жения остатков организмов, но еще не полностью минерализо­ванные; вещества, образуемые растениями (например, лук, чес­нок, хрен, так называемые фитонициды) и животными организ­мами и связанные с их жизнедеятельностью, а также вещества, которые оказывают стимулирующее действие на организмы (биогенные стимуляторы). К абиотическим компонентам окру­жающей среды, необходимым для существования живой приро­ды, относятся атмосфера, почва, вода, солнечная энергия, воз­действие радиации, электромагнитных и тепловых полей, т.е. та­кие условия воздействия окружающей среды, в которых живые организмы возникли и могут существовать.

16.1.1. Биоценозы

В процессе исторического развития и естественного отбора под влиянием конкретных природных факторов сложились раз­личные группы организмов — сообщества, взаимодействующие со своей средой обитания и находящиеся в органическом един­стве, образуя целостную динамическую систему. Такие сообще­ства организмов получили название биоценозов. Таким образом,

биоценоз — это такая совокупность растений, животных, гри­бов и микроорганизмов, населяющих участки суши или водоемов с более или менее однородными условиями существования, характе­ризующихся определенными взаимосвязями между собой, которую можно рассматривать как элементарную экологическую нишу.

Биоценоз представляет собой целостную, с сильной связью между внутренними элементами, но открытую систему, находя­щуюся в условиях вдали от равновесия. На такую неустойчивую и самоорганизующуюся систему существенно влияют слабые воздействия, которые могут создавать в ней согласованное, ко­оперативное поведение подсистем различных типов — отдель­ных особей, видов, популяций. В результате согласованного взаимодействия подсистем происходят процессы упорядочения и возникновения из хаоса определенных структур, их изменение и усложнение. Как следует из синергетического метода изучения сложных самоорганизующихся систем, чем больше отклонение от равновесия, тем выше взаимосвязь и единство процессов, проте­кающих в отдаленных областях и не связанных друг с другом.

Наличие неустойчивостей увеличивает роль внешних воздей­ствий, и даже очень малое воздействие может привести к значи­тельным последствиям. Наглядный, хотя и несколько необычный пример такого слабого воздействия неустойчивости, возникшей при изменении начальных условий, приводит в своей книге «Ко­лебания и волны для гуманитариев», написанной в классическом научно-популярном жанре, академик Д.И. Трубецков, описывая ситуацию из фантастического рассказа Брэдбери «И грянул гром»: «...некая фирма организует сафари в прошлом. Там проложе­на тропа, с которой нельзя сходить, чтобы не изменить условий в прошлом, которые являются начальными для настоящего. Однако один из охотников по трусости сходит с тропы и нечаянно раздав­ливает маленькую желтую бабочку. Начальные условия изменились Экспедиция возвращается в настоящее, и ее члены видят, что из­менился алфавит, избран другой президент, более того, у людей из­менился цвет лица, разрез глаз, т.е. произошли изменения на гене­тическом уровне. Малое изменение начальных условий (раздавлена бабочка) привело к серьезным изменениям за конечное время» [22].

В связи с этими «путешествиями» во времени можно еще раз заметить, что в рамках синергетики имеются представления [91—94] о том, что будущее состояние системы (среды) форми­рует и изменяет и ее настоящее. Будущее, по терминологии С.П. Курдюмова и Е.Н. Князевой, «временит» настоящее, орга­низует его. Об этом говорил еще немецкий математик Г. Лейб­ниц (1646—1716): «Настоящее чревато будущим, иначе говоря, всякая субстанция должна в своем настоящем выражать все свои будущие состояния». Если мы знаем (или предполагаем), к чему придет система в будущем, то в настоящем должны быть ростки или условия этого будущего. В этом также проявляется целевая функция живого и его память — факторы, которые не учитывала классическая физика.