А. Д. Арманд эксперимент «гея»
Скачать 1.76 Mb.
|
| И здесь, в противоположность случайной картине развития мира на деле все идет так, как будто природа со знанием дела готовит для будущей эволюции необходимые условия заранее. Для любимых бактерий, цветов, лягушек, волков. И для любимого человека. Законы природы при этом нисколько не нарушаются. Самоорганизация кое-как справляется с объяснением антиэнтропийного развития, от хаоса к порядку, против градиента. Так ведь и мы, когда строим дом или ставим плотину на реке, не нарушаем, а используем законы природы. Но мы знаем, для чего мы из более вероятных конструкций сооружаем все менее и менее вероятные. Гея как будто тоже знает. Слышен голос скептика: «как будто» не значит «так и есть». Аналогия не доказательство, она может быть чисто внешней. Очень может быть, что в других условиях, с виду неподходящимх, эволюция избрала бы другой путь, который мы с нашим ограниченным кругозором и представить себе не можем. И тогда тоже все выглядело бы как движение по заранее подготовленной дороге. И это возможно. 6. Подготовка к будущему Одной из особенностей живого вещества считается отсутствие видимого конца эволюционного восхождения. Чтобы обеспечить себе беспредельное развитие, жизнь должна быть так устроена, чтобы сиюминутное ее существование не закрывало дорогу последующим поколениям. Болезнь самоуничтожения — любым из бесчисленного множества способов — давно оставила бы нашу планету пустыней. Существует эмпирическое обобщение, оно нередко трактуется даже как закон биологии: ничто ценное из приобретенного в эволюции не теряется. При ближайшем рассмотрении оказывается, что это правило применимо и к абиотической среде живых организмов.. Но этого мало. В развивающемся мире сохранять надолго живое вещество в неизменном виде, по-видимому, невозможно. Чтобы неопределенно долго существовать в обстановке непрерывного «шума» (в информационном смысле слова) система должна постоянно поддерживать свою способность к развитию. Или непрерывный бег — как в Зазеркалье у Льюиса Кэррола — или отставание, деградация и гибель. Сохранение этой способности тем более требует «заботы» о том, чтобы не отнять нечаянно возможность к творческим поискам у потомков. Например, путем перевода каких-то ресурсов окружающей среды в недоступное для использования состояние. Выше говорилось о том поразительном факте, что, несмотря на множество опасностей, подстерегавших жизнь на протяжении последних трех миллиардов лет, она продолжает победно шествовать по земному и космическому пространству, осваивая все новые экологические ниши. При похолоданиях и потеплениях климата, падениях астероидов и сменах магнитных полюсов планета как бы в каждой ситуации находила способ сохранить бесконечную нить жизни. Само живое вещество, осваивая все большие объемы ресурсов, несет в себе опасность самоуничтожения подобно тому, как культура клеток в чашке Петри, используя запас питательных веществ, подписывает себе смертный приговор. Но земная жизнь изобрела механизм биологического круговорота, в котором одни и те же химические вещества после использования в телах организмов регенерируются и готовы до бесконечности участвовать в построении новых поколений растений, животных, людей. Этим, однако, не ограничивается «предусмотрительность» природы. Развитие биосферы идет таким путем, что каждый предыдущий этап готовит последующему наилучшие условия его осуществления. Судите сами. Добиологическая эволюция Земли к моменту прихода жизни обеспечила ей водную среду обитания, атмосферную защиту от космического излучения и ряд других необходимых условий, о которых говорилось в предыдущих разделах. Первичные биоценозы из синезеленых водорослей и бактерий подготовили среду морских шельфов и лиманов к появлению многоклеточных, предков наших кишечнополостных. Фотосинтезирующие примитивные растения создали кислородную атмосферу. Для них эта среда была ядовита и потребовала длительной перестройки механизмов жизнеобеспечения, но зато таким образом был подготовлен эволюционный рывок в мире животных. Как уже отмечалось выше, кислород создал условия для расселения растительной и животной жизни на суше. До появления гетеротрофных организмов биосфера заранее заготовила им высококалорийное легко усвояемое питание в форме зеленых растений. Еще более питательное меню ожидало популяции хищных животных. Сохраняя метафорическую форму изложения, мы можем дальше говорить о подготовке к приходу на Землю человека. Необходимый минимум для его жизни был осуществлен в разной форме: ресурсов питания от фруктов — как в садах Эдема — до мамонтов, в форме обильной самоочищающейся пресной воды, в форме горючего для костров. Земля уже накопила для реализации творческих фантазий человека множество видов растений и животных, пригодных для одомашнивания и селекции, накопила кладовые горючих ископаемых, металлов, солей, строительных материалов, радиоактивных веществ. На случай, если новому хозяину Земли захочется, например, испытать их действие на себе. Как и раньше, объяснений может быть как минимум два. Сторонники целесообразной эволюции увидят здесь осуществление определенного плана. В соответствии с ним земная система не просто сохраняла свои главные достижения, но на каждом этапе готовила условия для перехода к следующему, все более и более совершенному. Когда саморазвитие системы подводило ее к критической точке, где требовалась смена эволюционных программ, для новых форм уже была подготовлена среда, и происходил прорыв в новое качество. Скептики, несомненно, постараются объяснить эти как будто целесообразные совпадения с позиций антропного принципа: о неудачных опытах в рулетке Природы мы не можем ничего узнать по определению, так как они не осуществились, не дали продолжения. В поддержку такой позиции свидетельствует обнаружение в палеонтологической летописи многих тупиковых ветвей эволюции, в том числе эволюции предков человека. Вымирание множества видов, родов, семейств, отрядов животных и таких же таксонов растительного мира плохо согласуется с идеей целесообразного развития. Но так ли несовместимы эти альтернативы? Если есть желание найти компромисс, то сделать это нетрудно. Жизнь на каждом шагу учит нас, что случайное и детерминированное развитие событий не только не противоречат друг другу, но друг без друга не существуют. Как у живой, так и у неживой природы в точках бифуркации существует неопределенность, то есть возможность выбора, лишь в малой степени предопределенного предшествующим развитием системы. Тем не менее, различная вероятность осуществления альтернатив делает выбор не вполне случайным. На больших масштабах времени и пространства как бы случайные процессы складываются в направленную траекторию, изучение которой методами стохастического анализа оказывается уже неплодотворным. Вся человеческая история — это равнодействующая эгоистических и сумасбродных поступков отдельных людей. Однако мало кто сомневается в реальности направленного развития общества, проявившего себя в смене экономических укладов, в росте культуры, в циклических сменах фаз этногенеза. Не так ли и с биосферной эволюцией? Третья, компромиссная точка зрения равноправна в нашем исследовании с крайними взглядами, первым и вторым. На данном этапе мы можем лишь отметить, что существующие знания не позволяют решительно отвергнуть ни одну из них. Эзотерическая концепция эволюции утверждает целенаправленность эволюционного процесса и разумную ненасильственную (с использованием законов природы) корректировку его в точках неустойчивости. Космос не истребляет своего творчества. Возможность эволюционных «ошибок» и «тупиков», однако, не отрицается. Наличие неизвестного нам плана, согласно которому разворачивается эволюция, предполагает необходимость опережающей подготовки среды для каждого нового этапа развития. Человек избран строителем и собирателем всех сокровищ Вселенной. Правда, свобода воли используется им не только для движения по намеченному эволюционному пути. 7. Полет с пилотом В какой-то момент наступает время изменений, явно не случайных. Земля, как и прежде, совершает свой полет в космическом пространстве, описывая сложную циклоиду, но пульт управления все больше переходит в руки пилота, живых компонентов биосферы. В первую очередь у власти оказывается растительность. На траекторию движения пилот пока никак не влияет, зато интерьер геосферы оказывается в значительной степени результатом деятельности живых организмов. Рисунок 1 в схематизированном виде показывает систему связей между растительностью Земли и ее средой, сложившихся за 3 миллиарда лет. От влияния человека мы пока отвлечемся. Провести внешнюю границу системы можно лишь условно. С наибольшим основанием отнести к внешней среде биосферы можно две переменные. Это солнечная радиация, управляющая земными делами посредством флуктуаций разной периодичности и общего изменения (медленного возрастания) солнечной постоянной. Это также активность земных недр. Верхняя мантия поставляет в атмосферу углекислый газ, вулканическую пыль и полный спектр химических элементов, без которых жизнь едва ли возможна. Внешними эти факторы приходится считать из-за отсутствия или слабости обратных связей. Это независимые (по существующим на сегодняшний день представлениям) «входы» в систему (Будыко и др., 1985). Дальнейшая судьба поступивших в систему веществ и энергий тесно связана с активностью растений. На схеме более массивными стрелками выделены три наиболее важных кольца обратных связей, ответственных за гомеостаз биосферы. С их помощью связываются в единую саморегулируемую систему растительность, атмосфера и литосфера планеты. Рис. 1. Схема основных связей растительного покрова Земли с абиотической средой На первое место, вероятно, следует поставить регулирование содержания двуокиси углерода в атмосфере. Важность этого компонента определяется его влиянием на температуру воздуха посредством механизма парникового эффекта. В наши дни благодаря присутствию углекислого газа в количестве 0,34% от массы атмосферы, а также метана и паров воды, поддерживается температура на 33°C выше, чем она была бы в отсутствие парникового эффекта. Вместо средней по природным зонам температуры +15°C мы имели бы –18°C на поверхности печально безжизненной Земли. Вспомним, что критическая температура, при которой может начаться обвальное необратимое похолодание — +7°C. С другой стороны, существование земной жизни в среде, подогретой до +40°C также весьма проблематично (Будыко и др., 1985). Углекислый газ — главный элемент питания растений. Следовательно, его содержание зависит не только от активности земных недр, не слишком стабильной, как показывает геологическая история, но еще и от потребления его растительностью, сухопутной и водной, от фотосинтеза. В земных летописях зафиксированы десятикратные изменения содержания СО2 в атмосфере. Но вмешательство зеленого покрова происходит в соответствии с принципом Ле Шателье: избыток углекислоты компенсируется повышением потребления, недостаток — снижением. Если флуктуации мантийных процессов до сих пор не вывели Землю за границы возможного существования жизни, то не исключено, что это заслуга самой жизни. Как Атлант держит на плечах небесную твердь и ни на минуту не может ослабить напряжения, так короткий сбой в растительном регуляторе грозит крушением всей биосфере. Мощность регулятора определяется тем, что при содержании СО2 в атмосфере 2,6·1018 г годовая продуктивность материковой и морской растительности оценивается в 1,9·1017 г (Будыко и др., 1985). Другими словами, за время немного больше 10 лет вся атмосферная углекислота может пройти через хлорофилловые фабрики, а углекислый газ атмосферы и океана — за 300 лет (по М.М. Камшилову, 1974). Другой объект, регулируемый растительностью — атмосферный кислород. Как и с углекислым газом, здесь приходится поддерживать систему в узком диапазоне приемлемых для живого вещества значений. Ни одна из знакомых нам планет не имеет кислородной атмосферы. Для зеленых растений кислород — бесполезный продукт метаболизма. Даже ядовитый продукт, так как поддерживает такие разрушительные процессы как гниение и горение органических соединений. Но за миллионы лет жизнь приспособилась к этой отраве, зато кислород оказался незаменим для защиты жизни от жесткого солнечного и космического излучения. Роль зонтика выполняет эфемерный по своей массе слой озона, трехмолекулярного кислорода О3. Он порожден фотохимическим эффектом диссоциации молекул воды и обычного кислорода О2 в стратосфере и синтеза из кислородных ионов озона. В результате растительность Земли обеспечила себе, а заодно и животному миру, включая и нас с вами, возможность выхода из вод мирового океана и безбедное существование на суше. Очевидно, всякое ослабление темпа производства кислорода может повлечь за собой крупные неприятности для всего живого на Земле. Дестабилизирующими факторами тут являются окисление земных минералов и выбывшей из круговорота органики. Последнее зависит, в свою очередь, от температуры и влажности атмосферы, а также от скорости захоронения в осадочных породах мертвых остатков растений и животных. С другой стороны, даже небольшой избыток агрессивного элемента, кислорода, в атмосфере, способен прекратить сухопутную жизнь из-за резко возрастающей пожароопасности (при существующем уровне увлажнения). О существовании подобной опасности говорит высокая повторяемость лесных, степных и городских пожаров в наше время. В этих условиях, очевидно, требуется самая тонкая регулировка количества атмосферного кислорода. Едва ли этого можно достичь при посредстве какой-нибудь механической стихийно возникшей схемы обратных связей. Растительность пока справляется с такой ответственной задачей даже несмотря на то, что возможности компенсации отклонений здесь меньше, чем в управлении потоками двуокиси углерода: полная смена наличного кислорода растительным покровом возможна лишь за 6 тысяч лет (по Камшилову — за 2000 лет) В отличие от водной растительности, преимущественно планктонной, наземный зеленый покров прочно связан с землей, с литосферой. Неразрушенная монолитная земная оболочка, образованная и многократно преобразованная магматическими, седиментационными, геохимическими процессами, не может считаться идеальной средой для питания растений минеральными солями и даже для простого прикрепления их к неподвижному основанию. «Всюдное», по выражению В.И.Вернадского, распространение жизни на материках стало возможным лишь в результате преобразования верхнего слоя грунта растительностью. Преобразования, как и в предыдущих случаях, в свою пользу. Речь идет о почве, обладающей уникальным свойством плодородия. Чтобы стать средой для подземных частей растений, горная порода должна пройти стадии физического выветривания, разрушения кристаллических решеток минералов и освобождения связанных в них микроэлементов, накопления гуминовых и фульвокислот, образования специфической текстуры и структуры, благоприятной для проникновения корней и их осмотической ассимиляционной деятельности. Все это производится бактериями, лишайниками, водорослями и, наконец, высшими растениями, закономерно сменяющими друг друга в ходе сукцессий. Корневые выделения, органический отпад, механическая деятельность почвенных беспозвоночных, инфильтрация растворов в глубину, все это за считанные тысячелетия создает один из вариантов почвы, отвечающий условиям климата, рельефа, исходных горных пород и, главное, отвечающий потребностям поселившейся на этой почве растительности. Лучшей среды для функционирования растений, чем натуральная почва, мы не знаем. Даже гидропоника, методы программирования урожаев не могут сравниться с этим изобретением природы хотя бы в том, что все они не способны к самоподдержанию и самовосстановлению. — Вы не правы, — торжествующий голос из-за кулис. Растительность не только повышает плодородие субстрата, но может и понижать его. Почвоведы называют это самоотравлением почв. Богатые питательными веществами низовые болота, развиваясь естественным путем, накапливают слой торфа и изолируют себя от источников минеральных солей. Богатая болотная растительность постепенно уступает место сфагновым мхам, приспособленным к «олиготрофии» — в переводе, к жизни впроголодь. Образуются верховые болота, способные порадовать глаз разве что клюквой. Всем известно также, что процесс подзолообразования — это обеднение почвы посредством последовательного вымывания в нижние горизонты полезных для растений биогенных веществ. А если при этом происходит образование ортзанда — железистого водоупорного слоя, — то отравленный избытком болотной воды лес может вовсе зачахнуть. |
Похожие:
 | Программа курса «Социально-психологический эксперимент» для направления... Эксперимент в социологии не получил сколько-нибудь серьезного распространения. Даже в психологии мода на феноменологическое знание... | | Мысленный эксперимент в механике Мысленный эксперимент как метод научного познания заключается в получении нового или проверке имеющегося знания путем создания объектов... |
| Мысленный эксперимент в механике Но это совсем не значит, что в более ранний период развития науки мысленный эксперимент не существовал. Вспомнить хотя бы апории... | | Мысленный эксперимент в механике Галилея как воображаемые и говорил об их большой значимости в формировании естествознания нового времени. Но это совсем не значит,... |
| 2 Констатирующий эксперимент: организация и результаты диагностической... Дисциплина изучается один год, с недельной нагрузкой 6-8 часов. При изучении дисциплины используется учебник Математика. 10 класс:... | | Урок №16. Гея и селена Период обращения по орбите равен времени 365,256 кульминаций «среднего Солнца» или земных суток, которые равны ровно 24 часа. Период... |
| «Углеводороды» Учебный эксперимент при изучении кислород- и азотсодержащих органических соединений | | Подростковый суицид Учебный эксперимент при изучении кислород- и азотсодержащих органических соединений |
| Конспект к теме: «Отклоняющееся поведение» Учебный эксперимент при изучении кислород- и азотсодержащих органических соединений | | Получение и применение алкадиенов. Каучук. Цели Учебный эксперимент при изучении кислород- и азотсодержащих органических соединений |
| Календарно-тематическое планирование 10 класс /2 часа в неделю/. № п/п Различные естественнонаучные методы: наблюдение, измерение, эксперимент, моделирование |  | Эксперимент продолжается аннотация в книге обобщаются основные принципы и Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования |
| Л. н толстой Ход классного часа. I. Слово учителя Учебный эксперимент при изучении кислород- и азотсодержащих органических соединений | | Курс лекций (электронный учебник) Для студентов педагогических специальностей Учебный эксперимент при изучении кислород- и азотсодержащих органических соединений |
| Статья опубликована в журнале «Эксперимент и инновации в школе» Роль метода проектов в формировании личностных и метапредметных результатов средствами иностранного языка | | Мониторинг 14 июля 2014 г Правительство РФ может провести налоговый эксперимент на месторождениях в Югре и на Ямале. Дюков, Богданов и Алекперов уже на низком... |
