Контрольная работа по "Концепции современного естествознания"

     Вот почему внедрение статистического  подхода к явлениям органической эволюции оценивалось Вернадским как  важнейшее достижение дарвинизма, равное по своей значимости формированию статистически-вероятностных представлений в физике и общественных науках. „Во второй половине XIX века в учении о борьбе за существование формы статистических законов природы обрели научную почву в научном мировоззрении” (Вернадский, 1978, с. 55). Для него были чужды концепции о строго направленном и предопределенном ходе эволюции, в основе которых лежали принципы жесткого детерминизма. Эволюция для Вернадского была незапрограммированным, статистическим процессом. Эта рукопись опубликована только в 1978 г.

     В связи с этим он высоко оценивал теорию естественного отбора Ч.Дарвина, называя ее „величайшим обобщением”, оказавшим огромное влияние на все  мировоззрение современного естествознания. В трудах Дарвина его привлекали строгая обоснованность каждого положения фактами и доказательствами, стремление избегать натурфилософских схем и спекулятивных рассуждений, от обилия которых так страдала биология XIX в. Но в дарвинизме Вернадский видел преимущественно учение, объясняющее процессы видообразования, но не раскрывающее движущие силы и закономерности макроэволюции. Свои высказывания по основным проблемам макроэволюции Вернадский формулировал очень осторожно, со многими ограничениями и оговорками, так как не считал уместным вмешиваться в споры по проблемам, которые не входили прямо в круг его специальных занятий.

     Геохимическая трактовка вида и видообразования. Стремясь связать эволюцию видов  с эволюцией биосферы, Вернадский подчеркивал необходимость изучать видообразование не только с точки зрения преобразования морфологических и физиологических признаков организмов, но и изменения их массы, элементного состава и геохимической энергии. По его инициативе были начаты широкие исследования элементного состава организмов, принадлежащих к различным таксономическим группам (Вернадский, 19226, 1927в, 1929 и др.). Он предложил оригинальную методику для определения биомассы, химического состава и геохимической энергии у однолетних цветковых растений и у насекомых (1926б, 1926в), не потерявшую свое значение и по сей день.

     В результате проведенных исследований было получено большое количество точных данных и сделан ряд обобщений, характеризующих  участие отдельных видов и  других таксономических групп в  осуществлении концентрационных функций биосферы. Благодаря этим работам было показано, что вид, по выражению А. П. Виноградова (1931), перефразировавшего известную формулировку В. Л. Комарова, является морфологической системой, помноженной на геохимическую определенность. Столь же видоспецифическими оказались и разнообразные формы географической, сезонной, суточной и возрастной изменчивости химического состава организмов.

     Все эти исследования не только дополняли  традиционные представления о критериях  вида и процессах видообразования, но и позволяли оценить видообразование как элементарное явление в эволюции биосферы, выясняя, по словам Вернадского, место каждого вида в общей миграции химических элементов в поверхностных оболочках Земли.

     Вернадский  не раз подчеркивал, что хотя носители геохимической энергии – организмы – дискретны, в совокупности они представляют собой единое целое, занимающее определенное место в геохимических и энергетических процессах биосферы.

     Вернадский  впервые поставил вопрос о геохимических  факторах эволюции организмов. Химическая дифференциация вида в значительной степени обусловлена различием химической среды в пределах его ареала. В доказательство этого он ссылается на работы Вебера, показавшие связь экологической химической изменчивости лиственницы и бука при переходе от низменных районов обитания к горным. Однако геохимические факторы действовали не прямо, а косвенно, преломляясь через конституцию каждого вида. Так, у лиственницы по мере перехода к низменным формам увеличивается количество калия и фосфора, а у бука при снижении калия и фосфора увеличивается содержание кремния и кальция.

     Если  влияние химического состава  почв на видообразование растений Вернадский считал в принципе установленным, то еще большего он ожидал от изучения взаимосвязи между разнообразием химической среды и многочисленностью видов насекомых. „Становится очень вероятным, - писал В. И. Вернадский в начале 20-х годов, - что значительная часть видов организмов, в частности растений, является морфологическими видами, созданными благодаря химическим особенностям той среды, на которой они живут, и того состава, какой они при этом получают” (1978, с. 28). Несколько позже, опираясь уже на результаты многочисленных исследований химического состава разных видов, Вернадский утверждал: „Судьба организмов материально связана и может быть количественно охарактеризована на фоне изменения биосферы и законов миграции ее атомов. Как химический состав организмов определяет генетически связанные с ним породы и минералы, так и обратно общие законы распространения и сочетания атомов в мертвой природе закономерным образом обусловливают состав живого вещества” (Вернадский, Виноградов, 1931, с. 149).

     Борьба  за существование как геохимический  процесс биосферы. Борьбу за существование  Вернадский считал твердо установленным фактором эволюции, ведущая роль в которой принадлежит противоречивым взаимодействиям внутри биологических сообществ. „В природе, - писал Вернадский, — мы всегда имели биоценозы, сообщества, качественный состав которых и количество организмов регулируются борьбой за существование, приспособлением, явлениями солидарности и цепями жизни” (1965, с. 306—307). Всякие попытки объяснить эволюцию видов или биологических сообществ прямыми формообразующими действиями абиотических агентов (например, гипотезу И. Вальтера об эксплозивных преобразованиях морских организмов в результате изменения химизма вод) он считал ошибочными.

     Вернадский  попытался дать геохимическую и  энергетическую оценку процессов борьбы за существование. Он ввел специальное  понятие „геохимическая энергия организмов” (1925), которое, по его мнению, предопределяет эффект воздействия данного вида на окружающую среду. С повышением геохимической энергии ускоряется осуществляемая данным видом биогенная миграция атомов в биосфере и тем самым усиливается его участие в биогеохимических циклах биосферы. В связи с этим количественные определения геохимической энергии отдельных видов Вернадский считал важнейшей задачей современного естествознания. Суть этой задачи состоит в том, чтобы в математических формулах выразить связь геометрической прогрессии размножения с потенциальной скоростью заселения данным видом всей планеты. Он подчеркивал: „Борьба за существование идет на определенной территории, которая ограничена. ... Меня интересовал не организм, но геохимическое отражение его на планете” (1965, с. 293).

     Как свидетельствуют рукописные работы Вернадского, опубликованные в 70-х годах, уже с первых своих раздумий о  геохимической роли живого вещества в биосфере он стремился найти  основные математические понятия, отражающие геохимические и энергетические аспекты борьбы за существование. При этом значительную помощь ему оказал Б. А. Холодовский. Первые результаты работ в этом направлении были изложены Вернадским в статье „Ход жизни в биосфере” (1925) и в докладе „О размножении организмов и его значении в механизме биосферы”, который был прочитан в январе 1926 г. в Масариковском университете в Брно и в апреле этого же года на заседании Ленинградского общества естествоиспытателей. В том же году доклад был опубликован в „Известиях АН СССР”. В 1926 г. вышли в свет и две брошюры Вернадского, где излагалась методика определения геохимической энергии у насекомых и однолетних цветковых растений (19266, 1926в). Основные теоретические взгляды Вернадского на геохимические аспекты борьбы за существование и роли последней в эволюции биосферы были изложены в серии работ, начиная с „Биосферы” (1926а) и „Бактериофаг и скорость передачи жизни в биосфере” (19276) и кончая книгой „Химическое строение биосферы Земли и ее окружения” (1965).

     Основные  положения Вернадского по проблеме геохимической энергии сводятся к следующему. Давление жизни на окружающую среду проявляется в  росте и размножении организмов как результате превращения энергии  солнца в биохимическую энергию. Эти взаимоотношения можно выразить при помощи некоторых математических формул. Поскольку каждый вид имеет специфический темп размножения, цифровые значения формул для каждого вида сильно различаются. Особенно велики различия между бактериями и крупными долгоживущими млекопитающими. Вернадский отметил обратную пропорциональную зависимость между темпом размножения организмов, с одной стороны, и размером особи, ее массой, продолжительностью жизни — с другой.

     Связывая  темп размножения отдельных видов  с параметрами биосферы, Вернадский в величине экватора Земли находит предельное, одинаковое для всех организмов расстояние, по которому может распространиться вид и которое может преодолеть его геохимическая энергия в процессе расселения по планете.

     Введя понятие геохимической энергии организмов для характеристики борьбы за существование, Вернадский указывал на необходимость различать реальный геохимический эффект вида и максимально возможное проявление его геохимической энергии при благоприятных условиях.

     Таким образом, Вернадский существенно расширил дарвиновское понимание борьбы за существование как фактора органической эволюции. Введя понятие „геохимической энергии” и связав его с некоторыми основными константами биосферы, Вернадский по существу открыл путь к точному количественному изучению геохимического воздействия отдельных видов на эволюцию биосферы. Как справедливо отмечал Е. М. Лавренко: „Если Дарвин доказал основное значение размножения организмов для развития (эволюции) органического мира, то В. И. Вернадский с неменьшей убедительностью выявил общеземное, планетное значение этого биологического процесса, его роль в механизме земной коры” (1945, с.44).

     Само  развитие биосферы В. И. Вернадский связывал с постоянным противоречием между  способностью организмов к быстрому размножению и ограниченностью материальных и энергетических ресурсов жизни в каждый геологический момент ее истории. Очевидно, что разрешение этого противоречия было возможно только на пути создания все более прогрессивных форм жизни, способных к завоеванию новых зон жизни, овладению новыми источниками минеральных веществ и рациональному использованию уже освоенных ресурсов.

     Для понимания взаимосвязи эволюции организмов с эволюцией биосферы особый интерес представляют составленные Вернадским (1925, 19276, 1965) таблицы размножения организмов. Из данных табл. 1 видно, что наибольшей геохимической энергией отличаются бактерии и цианофиты, выживаемость которых обеспечивается за счет продуцирования и расхода большего количества биомассы. Таксоны с наиболее высокой геохимической эволюцией подвергаются интенсивной элиминации, в результате чего они в течение миллиардов лет оставались на относительно низком уровне морфологической организации. Это объясняется, видимо, тем, что предел в создании форм, способных к быстрому накоплению биомассы и к „мгновенному» заселению потенциально доступной зоны жизни, был достигнут еще на заре жизни. В дальнейшем главным направлением в эволюции стало формирование организмов, наиболее эффективно использующих солнечную энергию для синтеза органических соединений (эволюция растительного покрова) и усложняющих циклы миграции химических элементов за счет активного переноса их в разные регионы биосферы (эволюция двигательной активности животных).

     С большим интересом Вернадский отнесся  к начавшимся в нашей стране экспериментальным исследованиям борьбы за существование (Сукачев, 1927; Гаузе, 1934а, 1939). Эти исследования, по мнению Вернадского, позволяли приступить к познанию элементарных преобразований в биосфере, так как в процессах борьбы за существование „резко изменяется ... биогенная миграция атомов” (Вернадский, 1965, с. 304).

     Вместе  с тем Вернадский считал, что в  дарвинистской трактовке борьбы за существование как фактора  эволюции односторонне выпячены различные  формы конкуренции и конституциональной борьбы и „не учтены два других больших биологических явления ..., тесно связанных со структурой живого вещества” (1965, с. 288). Это, во-первых, взаимопомощь и кооперация у организмов, ведущих групповой образ жизни, а во-вторых, прямая борьба между хищниками и жертвами, паразитами-хозяевами и т. п. Интересно отметить, что он подчеркивал также необходимость учитывать значение аллелопатических взаимодействий между растениями, открытых в конце прошлого века В. Хэдсоном „волн жизни”, а также своеобразие процессов борьбы за существование в пределах различных таксономических групп и в разных экосистемах. Все эти высказывания Вернадского направлены на исправление одностороннегопонимания борьбы за существование не столько самим Дарвином, сколько его некоторыми последователями. В дальнейшем был выполнен ряд исследований механизмов кооперации и их роли в эволюции. На многочисленных объектах изучались разнообразные аспекты (в том числе и эволюционные) взаимодействий типа хищничества, паразитизма и т. д. Находит свой отклик и призыв Вернадского учитывать эволюцию самой борьбы за существование (Шмальгаузен, 1940; Галл, Колчинский, 1972). Однако всестороннее исследование этого процесса остается еще задачей будущего.

Биосферная  детерминация процессов макроэволюции. В трактовке эволюции живого Вернадский стоял на позициях адаптациогенеза,понимая эволюцию как непрерывный процесс приспособления к сложной констелляции абиотических и биотических факторов. Высокая эволюционная пластичность органических форм, их способность адаптироваться к разнообразным по температуре, давлению, химизму средам обусловливают потенциальную возможность многообразных путей эволюции. „Создание эволюционным путем новых форм жизни, приспосабливающихся к новым условиям ее бытия, увеличивает всюдность жизни, расширяет ее область. Жизнь этим путем вносится в такие места биосферы, в которых она раньше не существовала” (Вернадский, 1928, с. 240). В качестве примеров он называет образование пещерной фауны и глубоководного бентоса. Завоевание жизнью горячих источников, ледниковых и снежных полей, высокогорных областей и т. д., по мнению Вернадского, свидетельствует о том, что адаптивная экспансия жизни продолжается и в настоящее время. Максимальное разнообразие органического мира достигается „способностью живого к приспособлению к среде, способностью, действующей неуклонно и непрерывно сотни миллионов, по-видимому, миллиарды лет. Приспособляемость жизни необычайна, и формы ее проявления бесконечны. Идет, по-видимому, расширение поля жизни” (Вернадский, 19276, с. 446).