Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
КУРС ЭКОЛОГИИ.doc
Скачиваний:
88
Добавлен:
15.05.2015
Размер:
1.24 Mб
Скачать

В этом случае на одну особь пришлось бы

1040000 = 1022062 1017938

случайных сочетаний. Такие числа абсолютно невозможны, особенно с учетом факторов сопротивления “давлению жидкости”: не все особи доживают даже до простого деления пополам. Подавляющее большинство комбинаций просто не возникает: больше одной комбинации на одну особь представить себе трудно, хотя, конечно, возможны изменения сразу группы признаков.

Следовательно, должен существовать какой-то дополнительный эволюционный механизм, какие-то направляющие ограничения. Если учесть, что биосфера построена по иерархическому принципу и к тому же входит в иерархию систем космоса, то совершенно очевидна каскадность процесса эволюции: меняется место нашей галактики во всей вселенной, эволюционируют Солнечная система, планета Земля, все уровни иерархии ее экосистем, вообще природных систем: происходит эволюция многих эволюций, каждая из них обусловливает ряд ограничений. Например, земная гравитация отметает все варианты, не соответствующие ей. Ту же роль выполняет магнитное поле Земли. Ритмы Солнца налагают “вето” на многие варианты развития. И так до отдельного индивида, который зависит от всей иерархии своих надсистем, причем, чем ближе к нему надсистема, тем она жестче воздействует на него: взаимоотношения в группе, в стае куда важнее, чем внутри вида в целом, а система хищник — жертва действует с большей силой, чем вариации магнитного поля. Воздействия происходят одновременно, на каждый организм, на любую их группу буквально обваливается шквал факторов, ограничивающих свободу направлений эволюции.

Значит, параллельно шел отбор не только эволюционных “букв” — популяций и видов живого, но и “слов, предложений, целых кусков эволюционного текста” — сообществ, биоценозов, экосистем различного уровня иерархии.

Каждый вышестоящий уровень иерархии ограничивает и потому направляет развитие систем более низкого уровня иерархии. Здесь напрашивается аналогия с трубой непрерывно уменьшающегося сечения, где скорость потока все время увеличивается, а возможность бокового движения газа или жидкости уменьшается. Стенки трубы символизируют объективные ограничения хода физических, химических и биологических процессов, их последовательность.

В природе роль стенок трубы играют экологические факторы: физические, химические и биологические, — непосредственно и опосредованно воздействующие и в конечном счете определяющие “поток эволюции”, создающие направленную “эволюцию эволюций”. Выбор эволюционных вариантов не столь жесток, как в механической модели, но факторы среды ограничивают пути развития. Например, многие животные и растения американского материка сходны с теми, что развивались в Старом Свете. В биологии хорошо известны два ряда сходств в параллельных рядах: гомологического, формировавшегося по принципу родственности, например, многие черты у котиков, сивучей и каланов, и подобия, наблюдаемого у рыб, амфибий и водных млекопитающих, которые таксономически отстоят друг от друга очень далеко, например, сходство рыб и головастиков лягушек, акул и дельфинов.

Математические расчеты показывают, что жизнь современного типа с ее генетической информацией в ходе естественно направленной эволюции могла сложиться за срок 3,8 ± 0,6 млрд лет. Именно таковы датировки и древнейших палеонтологических находок. Древнейшее органическое вещество современного типа датируется 3,8 млрд лет (Гренландия), а в Австралии найдены древнейшие организмы, существовавшие 3,5 млрд. лет. Очевидно, эволюция шла на основе “кассетного” принципа: убыстрялась с усложнением структуры биосферы.

Ч.Дарвин гениально выявил механизм на нижних уровнях иерархии живого — эволюцию в ходе естественного отбора. Во времена Ч.Дарвина теории систем еще не существовало. Позднейшие исследователи обращали слишком малое внимание на отбор в рамках высоких уровней иерархии природных систем, хотя такой отбор (пусть в наши дни менее жесткий или кажущийся таким) играет немалую роль в эволюции. Эту роль не следует игнорировать. Наоборот, она, несомненно, имеет большое значение и определяет существенную часть эволюционных перестроек во всей биосфере.

Тончайший механизм жизни на Земле складывался миллиарды лет. Он был отлажен внешними и внутренними факторами, развивался по строгим законам. Энергия, вещество и информация взаимодействовали так, что живое адаптировалось к любым воздействиям среды. Появление человека внесло существенные изменения в этот процесс. Разнообразие форм организации жизни начало стремительно сокращаться: значительно быстрее, чем когда бы то ни было, исчезали виды, стирались с лица Земли экосистемы и их функциональные части. Скорость антропогенного уничтожения (под влиянием деятельности человека) и сопутствующего ей естественного вымирания видов ныне в десятки и даже сотни раз выше, чем в эпоху вымирания динозавров, общее изменение лика планеты происходит в тысячи и десятки тысяч раз скорее. Эволюция вынуждена идти хотя и по прежним законам, но в рамках мощных антропогенных воздействий. Ее темпы диктуют эти воздействия. Возникает перенапряжение в эволюционном потоке. Исчезновение многих экосистем и даже в целом уровней их иерархии, например естественных степей, смененных пашнями и сенокосами, меняет всю кассетно-блочную структуру биосферы.

Все эти изменения не могут не вести к сбою в динамике и эволюции биосферы. Сколь велики эти изменения? Необходимы какие-то количественные показатели, позволяющие оценить, что допустимо, а что нет, вообще что для природных систем “много” и что “мало”. Такие “нормативы” не могут быть математически точными подобно физическим константам (значения ускорения падающего тела, скорости света и др.). Они определяются лишь порядком величин.

Одно из характерных явлений заключается в том, что общие ландшафтные процессы: почвообразование, зональное формирование растительности и др. — сохраняют более или менее естественный характер, если сильно нарушено не более трех нижних уровней иерархии экосистем. Если нарушается четвертый уровень природной иерархии, наступает крупномасштабная катастрофа — сухое и жаркое или холодное опустынивание. Необходимость сохранения иерархии экосистем и опасность разрушения трех или более уровней этой иерархии — одно из определяющих показателей допустимости сбоя в динамике природных процессов.

Первая “точка Пастера” в эволюции биосферы, когда содержание кислорода в атмосфере планеты превысило 1% от современного, сделала возможной аэробую жизнь. Одновременно для анаэробов наступили тяжелые времена: для них кислород — яд. Хронологически это произошло между 3500 и 2500 млн лет назад. Существует достаточно обоснованное предположение, что достижение первой точки Пастера заняло эволюционно очень короткое время, порядка 20 тыс. лет. Затем наступило замедление хода развития. Но тогда же была достигнута и вторая точка Пастера: концентрация кислорода превысила 10% от современной. Возникла предпосылка для образования озонового экрана, защищающего поверхность Земли от жесткого ультрафиолетового излучения Солнца. Это дало возможность жизни выйти сначала на мелководье, а затем и на сушу.

Величина содержания кислорода в атмосфере была причиной и одновременно отражением глобальных энергетических процессов. В них, как во всех остальных природных явлениях, есть переломные моменты — пороги допустимых изменений. Нижний такой порог в энергетике природных процессов колеблется от десятых долей процента до очень немногих его единиц. Это наблюдение дало основание для формулировки правила одного процента — изменение энергетики системы на величину порядка одного процента выводит эту систему из стационарного состояния и может вызвать ее деструкцию и переход в иное качество.

Накопленные данные показывают, что ныне человечество уже изменило энергетику биосферы более чем на 1%. Этот порог был достигнут в конце прошлого — начале нынешнего столетия. В результате происходят сбои в действии многих закономерностей, в том числе, видимо, не удовлетворяется принцип Ле Шателье- Брауна: вместо того, чтобы под давлением антропогенных воздействий увеличивать сопротивление им, системы жизни начинают саморазрушаться: увеличивается опустынивание, возникают массовые размножения организмов или резкое снижение их численности.

Не менее важен порог — правило десяти процентов, в соответствии с которым, изъятие из экологического компонента и уровня экологической пирамиды в среднем более 10% вещества (в сухом весе или энергетическом выражении) ведет природную систему к разрушению. И здесь, конечно нет “магического числа” 10, воздействие фактических изменений зависит от многих факторов и колеблется порой довольно сильно, но порядок чисел сохраняется.

Вспомним закон Р.Линдемана о переходе с одной ступени экологической пирамиды на другую не более 10% веществ: в среднем в биосфере растения при фотосинтезе усваивают порядка 1% энергии , поступающей к поверхности планеты от Солнца, а от образованной биомассы (первичной продукции растений) консументы нижнего порядка используют около 10%, а позвоночные животные, как консументы высших порядков, — около 1% от первичной продукции растений. В этот естественный процесс вмешался человек. Как консумент высшего порядка, он должен делить с другими животными тот 1% первичной продукции, который “положен” всем консументам согласно правилам одного и десяти процентов. Между тем, человек забирает по крайней мере в 10 раз больше отпущенного лимита даже не ему, а в совокупности с “братьями его меньшими”, которые на самом деле эволюционно старше. Дележ явно не в пользу диких животных и других организмов, и их исчезновение закономерно неизбежно. Но затем столь же неукоснительно, по тем же законам, должно последовать и самоуничтожение человечества. Ведь человек, как биологический вид, также ограничен биосферными правилами одного и десяти процентов и всеми другими законами бытия.