Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

БИОЛОГИЧЕСКИЕ КОНЦЕПЦИИ

Биология, ее исторические типы и место в структуре естествознания. Современные концепции эволюции живой природы и сущности жизни

В современном представлении биология - совокупность наук о живой природе, об огромном многообразии вымерших и ныне населяющих Землю живых существ, их строении и функциях, происхождении, распространении и развитии, связях друг с другом и с неживой природой. Биология устанавливает общие и частные закономерности, присущие жизни во всех её проявлениях (обмен веществ, размножение, наследственность, изменчивость, приспособляемость, рост, раздражимость, подвижность и др.).

Первые систематические попытки познания живой природы были сделаны еще в древности, врачами античности Гиппократом (ок.460 - ок. 370) и Галеном (ок. 130-ок. 200),а также древнегреческим философом и ученым Аристотелем (384-322 до н. э).

На начальном этапе развития биология носила описательный характер, и позднее, она была названа традиционной биологией. Объект изучения ее - живая природа в ее естественном состоянии и целостности. К первым и наиболее значительным достижениям традиционной биологии относятся классификации многообразного растительного и животного мира. Многие принципы классификации были заложены еще в средние века и актуальны по сей день.

Значительный вклад в традиционную биологию внес шведский естествоиспытатель Карл Линней (1707- 1778). Он создал систему классификации растительного и животного мира и построил наиболее удачную классификацию растений и животных, подробно описав около 1500 растений. Классификация производилась по определенным признакам, отражающим закономерности, наблюдаемые в живой природе. По таким признакам растения объединялись в группы, называемые таксонами. Введенная Линнеем бинарная номенклатура для обозначения рода и вида дошла до наших дней почти неизменной.

Французский ботаник Мишель Адансон (1727- 1806) предложил принцип классификации растений по сходству максимального числа признаков с применением математических методов. Этот принцип лежит в основе числовой таксономии, весьма эффективной при объединении организмов в родственные группы. В последнее время в числовой таксономии применяются современные вычислительные средства.

Естественные системы (эволюционные, генеалогические) создаются, как правило, в рамках какой-либо концепции, включающей принцип нахождения генеалогического родства и установления преемственности происхождения. Таких концепций за всю историю традиционной биологии накопилось немало, так как во все времена биологи стремились понять и отобразить схематически эволюцию живого мира. Разнообразие концепций породило множество генеалогических древ, первое из которых предложил в 1866 г. немецкий биолог-эволюционист Эрнст Геккель (1834- 1919). Традиционная биология продолжает развиваться и в настоящее время. По сравнению с другими направлениями она обладает необходимым преимуществом: ее научный материал накапливается в результате непосредственного наблюдения объекта изучения - живой природы, воспринимаемой как единое целое во всем многообразии ее форм и проявлений. Благодаря такому преимуществу традиционная биология будет развиваться и в будущем.

Для живой природы постоянное развитие - наиболее важное и характерное свойство. В этой связи концепция развития в биологии представляет фундамент, на котором построена эволюционная биология. Понятие «эволюция» означает в биологии процесс длительных и постепенных изменений, которые в конечном счете приводят к коренным качественным изменениям - возникновению новых биологических форм, видов, систем. Концепция эволюции имеет для биологической картины мира фундаментальное значение. Именно в биологии эта концепция стала основой развития разностороннего специализированного знания о живом. Эволюционная биология как наука о развитии живой природы начиналась с материалистической теории эволюции органического мира Земли, основанной на воззрениях английского естествоиспытателя Чарльза Дарвина (1809- 1882).

Эволюция, по Дарвину, осуществляется в результате взаимодействия трех основных факторов: изменчивости, наследственности и естественного отбора.

Изменчивость служит основой образования новых признаков и особенностей в строении и функциях организмов.

Наследственность закрепляет эти признаки.

Под действием естественного отбора устраняются организмы, не приспособленные к условиям существования.

Благодаря наследственной изменчивости и непрерывному действию естественного отбора организмы в процессе эволюции накапливают все новые приспособительные функции, что в конечном результате ведет к образованию новых видов. Таким образом, Дарвин установил движущие силы эволюции органического мира, объяснил процесс развития и становления биологических видов.

В то время, когда формировалось учение Дарвина, биология располагала весьма скромными знаниями о химическом составе организмов, о процессе обмена и о других, хорошо известных в настоящее время свойствах живой природы. Однако даже те знания не имели какого-нибудь существенного значения при создании эволюционного учения. Дарвин был истинным натуралистом и его теория - итог пристального, целенаправленного наблюдения над живой природой в самых различных ее проявлениях. А это означает, что эволюционное учение произрастало на благодатной почве традиционной биологии с ее ставшими к тому времени классическими методами наблюдений. Одних только целенаправленных наблюдений и системного подхода при анализе их результатов оказалось вполне достаточно для формирования важнейшего принципа - принципа естественного отбора. Этот принцип оказался настолько сильным, что накопленные в дальнейшем знания в традиционной биологии и даже в современной - физико-химической - биологии не смогли отвергнуть или даже как-то существенно изменить саму идею естественного отбора. В эволюционной биологии, возникшей во второй половине Х1Х века из объединения дарвинизма, палеонтологии, морфологии, физиологии, эмбриологии и систематики, принцип естественного отбора остается основополагающим и в настоящее время. Слабым местом в дарвинизме современные биологи считают представления о наследственности, которые были подвергнуты серьезной критике.

Современный эволюционизм значительно отличается от дарвинизма в его начальном виде - это многогранное комплексное учение, получившее название синтетической теории эволюции, которая представляет синтез дарвиновской концепции естественного отбора с генетикой и экологией. К основным факторам эволюции в настоящее время относят не только выделенные Дарвиным естественный отбор, изменчивость и наследственность, но и мутационные процессы, популяционные волны численности и изоляцию. При этом в качестве основного элемента эволюционного процесса сегодня рассматривается устойчивое изменение генотипа популяции, а не отдельной особи или вида.

Основные положения синтетической теории эволюции:

Естественный отбор как следствие конкурентных отношений борьбы за существование является главным движущим фактором эволюции. Факторами видообразования являются также мутационные процессы (мутации разных видов), дрейфы генов (генетико-автоматические процессы) и различные формы изоляции.

Эволюция протекает постепенно. Через отбор мелких случайных мутаций. Новые формы могут образовываться через крупные наследственные изменения (сальтации), а их жизненность определяется отбором.

Исходным материалом для эволюции являются мутации различного типа, а сами эволюционные изменения случайны и не имеют определенного направления.

Макроэволюция осуществляется через процессы микроэволюции и не имеет каких либо собственных механизмов возникновения новых форм жизни.

В процессе развития эволюционного учения возникли разные направления, в том числе и недарвиновские теории развития живой природы: неоламаркизм, генетический антидарвинизм как антиэволюционизм, теория номогенеза, пунктуализм и нейтралистская теория эволюции, отличающиеся от дарвиновского учения. Все эволюционные направления, так или иначе, базируются на последних достижениях смежных отраслей биологии и естествознания. Происходит, таким образом, своеобразный эволюционный синтез, приводящий к взаимному обогащению эволюционных теорий для микро-, макро- и мегаобъектов, которые представляют характерную особенность современного естествознания, заключающуюся, в общем, и в то же время едином подходе в многостороннем изучении единой природы в различных ее проявлениях. Возможно, в будущем возникнет единая теория жизни, объединяющая синтетическую теорию эволюции и недарвиновские концепции развития живой природы.

Сущность и определение жизни

На обыденном уровне мы все интуитивно понимаем, что представляет собой живое, а что - мертвое. Однако при попытке определить сущность жизни, как на обыденном, так и на научном уровне, возникают большие трудности, так как сущность жизни и в том и в другом случае понимается и определяется различным образом.

Большинство ученых убеждены, что жизнь представляет собой особую форму существования материального мира. До конца 50-х годов в научной и философской литературе общепринятым было знаменитое определение Ф. Энгельса, которое утверждало, что жизнь есть способ существования белковых тел, состоящий в постоянном самообновлении химических составных частей этого тела на основе обмена веществ. Но к этому времени стало очевидным, что субстратная основа жизни не сводится только к белкам, а функциональная - к присущему им обмену веществ.

Интересны также определения жизни Э. Шредингера как апериодического кристалла, Г. Югая как космической организованности материи, а также определение, подчеркивающее энергетический аспект жизни - противостояние энтропийным процессам.

Есть аксиоматические определения жизни, называющие ее важнейшие черты. Таково определение А.И. Опарина. К этой группе относят и определение Б.М. Медникова, называющее жизнью активное, идущее с затратой энергии, поддержание и воспроизведение специфических структур, функционирование которых описывают следующие положения:

живые организмы характеризуются наличием фенотипа и генотипа;

генетические программы не возникают заново, а реплицируются матричным способом;

в процессе репликации неизбежны ошибки на микроуровне, случайные и непредсказуемые изменения генетических программ (мутации);

в ходе формирования фенотипа эти изменения многократно усиливаются, что делает возможным их селекцию со стороны факторов внешней среды.

Современная биология в вопросе о сущности живого все чаще идет по пути перечисления основных свойств живых организмов. При этом акцент делается на то, что только совокупность данных свойств может дать представление о специфике жизни. Итак, что такое живое и чем оно отличается от неживого?

К числу свойств живого обычно относят следующие:

живые организмы характеризуются сложной упорядоченной структурой. Уровень их организации значительно выше, чем в неживых системах;

живые организмы получают энергию из окружающей среды, используя ее на поддержание своей высокой упорядоченности. Большая часть организмов прямо или косвенно использует солнечную энергию;

живые организмы активно реагируют на окружающую среду. Способность реагировать на внешнее раздражение - универсальное свойство всех живых существ, как растений, так и животных;

живые организмы не только изменяются, но и усложняются;

все живое размножается. Способность к самовоспроизведению - один из самых главных признаков жизни, так как в этом проявляется действие механизма наследственности и изменчивости, определяющих эволюцию всех видов живой природы;

живые организмы передают потомкам заложенную в них информацию, необходимую для жизни, развития и размножения. Эта информация содержится в генах - единицах наследственности, мельчайших внутриклеточных структурах. Генетический материал определяет направление развития организма. Вот почему потомки похожи на родителей. Однако эта информация в процессе передачи несколько изменяется, искажается. В связи с этим потомки не только похожи на родителей, но и отличаются от них;

живые организмы хорошо приспособлены к среде обитания и соответствуют своему образу жизни.

В обобщенном и упрощенном варианте все отмеченное можно выразить в выводе, что все живые организмы питаются, дышат, растут, размножаются и распространяются в природе, а неживые тела не питаются, не дышат, не растут и не размножаются.

Однако строго научное разграничение живого и неживого встречает определенные трудности. Имеются как бы переходные формы от неживого к живому. Так, например, вирусы вне клеток другого организма не обладают ни одним из атрибутов живого. У них есть наследственный аппарат, но отсутствуют основные необходимые для обмена веществ ферменты, и поэтому они могут расти и размножаться, лишь проникая в клетки другого организма и используя его ферментные системы. Поэтому, в зависимости от того, какой признак живого мы считаем самым важным, мы относим вирусы к живым системам или нет. Естественно, что в определении жизни должны быть зафиксированы все эти функциональные признаки. Поэтому можно предложить следующее определение:

Жизнь - высшая из природных форм движения материи, она характеризуется самообновлением, саморегуляцией и самовоспроизведением разноуровневых открытых систем, вещественную основу которых составляют белки, нуклеиновые кислоты и фосфорорганические соединения. Признаками жизни являются: противостояние энтропийным процессам, обмен веществ с окружающей средой, воспроизводство на основе генетического кода и молекулярная хиральность (однонаправленность).

Появление жизни на Земле. Для появления жизни на Земле прежде всего были необходимы следующие материальные основы - химические элементы-органогены и важнейший из них углерод, способный создавать разнообразные (несколько десятков миллионов), подвижные, низкоэлектропроводные, насыщенные водой, длинные скрученные цепеобразные структуры. Соединения углерода с водородом, кислородом, азотом, фосфором, серой, железом обладают хорошими каталитическими, строительными, энергетическими, информационными и иными свойствами.

Для появления жизни необходимы также определенные физические и химические условия (температура, давление, радиация, вода, соли и т.д.). Эти показатели не должны выходить за границы определенного диапазона значений, вне которых жизнь становится невозможной.

Современное естествознание располагает точными знаниями о самых различных процессах и явлениях нашего мира. Однако этих знаний оказывается недостаточно для достоверного описания появления жизни на Земле. Сегодня мы можем уверенно утверждать только, что развитие природы носит направленный характер, выражающийся в нарастании сложности и упорядоченности вещества и его структур во Вселенной. Жизнь - одна из самых высоких известных человеку форм упорядоченности вещества, которая может возникнуть только по достижении развивающейся Вселенной определенной стадии эволюции и только в таких ее локальных системах, где предыдущее развитие подготовило необходимые условия для столь высокого уровня упорядоченности вещества. В принципе такие условия могут возникнуть во многих локальных системах, на многих планетах, образовавшихся около звезд определенного типа. Но пока мы знаем только одно место во Вселенной, где есть жизнь,- это наша планета Земля.

Наша планета - “золотая середина” в Солнечной системе - наилучшим образом подходит для зарождения жизни. Возраст Земли предполагается равным 4,6 миллиардов лет, а первые осадочные породы, свидетельствующие о появлении крупных водоемов, заполненных жидкой водой, датируются возрастом 3,8 миллиарда лет, хотя некоторые ученые относят его еще дальше, считая равным 4 миллиардам лет. На Земле постепенно возникли атмосфера и гидросфера - моря, океаны и т.д. Возникли они за счет дегазации лав, выплавлявшихся из верхней мантии при интенсивном вулканизме. Несмотря на то, что объемы океанов и атмосферы все время росли, они и сегодня составляют ничтожную часть массы планеты. Океаны вместе с ледниками составляют одну четырех тысячную, а атмосфера - одну миллионную долю массы Земли. Мы имеем все основания полагать, что при дегазации вулканических лав на поверхность Земли поступали прежде всего пары воды и газообразные соединения углерода, серы, азота.

Вначале атмосфера была такой тонкой, что парниковый эффект был ничтожен. В таком случае средняя температура поверхности Земли была около 15°С. А при такой температуре все пары воды должны были конденсироваться, за счет этого и образовались океаны.

Первичная атмосфера не содержала свободного кислорода, поскольку его не содержали те газы, которые выбрасывались при извержении вулканов. Что касается воды первичного океана, то исследователи сходятся на том, что ее состав был близок к современному. Для этого есть немало доказательств. Но так же, как и в первичной атмосфере, в первичном океане свободного кислорода не было. Таким образом, свободный кислород, а значит, и химический состав современной атмосферы и свободный кислород океана не были первоначально заданы при рождении Земли как небесного тела, а являются результатом жизнедеятельности первичного живого вещества.

В начальный период формирования нашей планеты воды, пропитывающие земной грунт, непрерывно перемещали растворенные в них вещества из мест их образования в места накопления. Там формировались протобионты - системы органических веществ, способных взаимодействовать с окружающей средой, то есть расти и развиваться за счет поглощения из окружающей среды разнообразных богатых энергией веществ.

Далее образуются микросферы - шаровидные тела, возникающие при растворении и конденсации абиогенно полученных белковоподобных веществ.

В подтверждение возможности абиогенного синтеза были проведены следующие опыты. Воздействуя на смесь газов электрическими разрядами, имитирующими молнию, и ультрафиолетовым излучением, ученые получали сложные органические вещества, входящие в состав живых белков. Органические соединения, играющие большую роль в обмене веществ, были искусственно получены при облучении водных растворов углекислоты. Были искусственно синтезированы аминокислоты и простые нуклеиновые кислоты. Этими экспериментами было доказано, что абиогенное образование органических соединений во Вселенной могло происходить в результате взаимодействия тепловой энергии, ионизирующего и ультрафиолетового излучений и электрических разрядов.

Началом жизни на Земле принято считать появление нуклеиновых кислот, способных к воспроизводству белков. Переход от сложных органических веществ к простым живым организмам наукой пока не установлен. Теория биохимической эволюции предлагает лишь общую схему. В соответствии с ней между коацерватами (сгустками органических веществ) могли выстраиваться молекулы сложных углеводородов, что приводило к образованию примитивной клеточной мембраны, обеспечивающей коацерватам стабильность. В результате включения в коацерват молекулы, способной к самовоспроизведению, могла возникнуть примитивная клетка, способная к росту.

Следующим шагом в организации живого должно было быть образование мембран, которые отграничивали смеси органических веществ от окружающей среды. С их появлением и получается клетка - “единица жизни”, главное структурное отличие живого от неживого. Все основные процессы, определяющие поведение живого организма, протекают в клетках. Тысячи химических реакций происходят одновременно для того, чтобы клетка могла получить необходимые питательные вещества, синтезировать специальные биомолекулы и удалить отходы.

Синтез белка осуществляется в цитоплазме клетки. Почти в каждой из клеток человека синтезируется свыше 10000 разных белков. Величина клеток - от микрометра до более одного метра (у нервных клеток, имеющих отростки). Клетки имеют разное назначение (нервные, мышечные и т.д.). Большинство из них обладает способностью восстанавливаться, но некоторые, например, нервные - не восстанавливаются.

Сегодня уже не вызывает сомнений, что В.И. Вернадский предположивший, что жизнь сразу возникла в виде примитивной биосферы, был прав - потому, что только разнообразие видов живых организмов могло обеспечить выполнение всех функций живого вещества в биосфере. Живое вещество - это вся совокупность живых организмов нашей планеты. Биосфера - внешняя геологическая оболочка Земли, образующая у ее поверхности пленочный слой. Это - системное образование, включающее в себя живое вещество планеты и среду его обитания, преобразованную им. Именно такое понимание биосферы было предложено В.И. Вернадским. Он же впервые нарисовал панораму исторического развития биосферы и показал роль живого вещества в процессе эволюции Земли, неотделимость эволюции биосферы от геологической истории планеты.

Вернадский доказал, что жизнь является мощнейшей геологической силой, вполне сравнимой как по энергетическим затратам, так и по внешним эффектам с такими геологическими процессами, как горообразование, извержение вулканов, землетрясения и т.д. Жизнь не просто существует в окружающей ее среде, но активно формирует эту среду, преобразуя ее “под себя”. Вернадский выделил биогеохимические функции жизни, отвечающие за это. Сегодня мы можем говорить, что весь лик современной Земли, все ее ландшафты, все осадочные породы, метаморфические породы (граниты, гнейсы, образовывающиеся из осадочных пород), запасы полезных ископаемых, современная атмосфера являются результатом деятельности живого вещества. Следы древнейших организмов обнаружены в кремнистых пластах Западной Австралии, возраст которых, а следовательно, и возраст останков жизни оценен в 3,2 - 3,5 миллиарда лет. Это минерализовавшиеся нитчатые и округлые микроорганизмы примерно десятка различных видов, напоминающие простейшие бактерии и микроводоросли. Организмы, видимо, имели внутренние структуры, в них присутствовали химические элементы, соединения которых были способны осуществлять фотосинтез. Обнаруженные древнейшие организмы бесконечно сложны по сравнению с самым сложным из известных органических соединений неживого (абиогенного) происхождения. Нет сомнений, что это не самые ранние формы жизни и что существовали их более древние предшественники. Истоки жизни уходят в тот “темный” первый миллиард лет существования Земли как планеты, который не оставил следов в ее геологической истории. Так, есть данные, что известный биогеохимический цикл углерода, связанный с фотосинтезом в биосфере, существенно стабилизировался более 3,8 миллиарда лет назад. А это позволяет считать, что фотоавтотрофная биосфера существовала на нашей планете не менее 4 миллиардов лет назад. Но по всем данным цитологии и молекулярной биологии, фотоавтотрофные организмы были вторичными в процессе эволюции живого вещества. Автотрофному способу питания живых организмов должен был предшествовать гетеротрофный (потребление в качестве пищи других организмов), как более простой. Автотрофные организмы, строящие свое тело за счет неорганических минеральных веществ, имеют более позднее происхождение. Древнейшая жизнь, вероятно, существовала в качестве гетеротрофных бактерий, получавших пищу и энергию от органического материала абиогенного происхождения, образовавшегося еще раньше, на космической стадии эволюции Земли. Исходя из этого, нетрудно себе представить, что начало жизни как таковой отодвигается еще дальше, за пределы каменной летописи земной коры, то есть более чем на 4 миллиарда лет назад.

Учитывая вышесказанное, нетрудно прийти к общему заключению о том, что жизнь на Земле существует примерно столько же времени, сколько существует сама планета. Именно это имел в виду Вернадский, когда говорил о вечности жизни на Земле.

Сущность концепции структурных уровней живой материи. Все объекты живой и неживой природы можно представить в виде определенных систем, обладающих конкретными особенностями и свойствами, характеризующими уровень их организации. С учетом уровня организации можно рассматривать иерархию структур организации материальных объектов живой и неживой природы. Такая иерархия структур начинается с элементарных частиц, представляющих собой первоначальный уровень организации материи, и заканчивается живыми организациями и сообществами - высшими уровнями организации.

На разную степень организации живой материи обращали внимание ученые разных времен. Еще в Х1Х столетии немецкий ботаник М. Шлейден утверждал о различном порядке организованности живых тел. К тому времени была создана клеточная теория живой материи. Немецкий биолог-эволюционист Э. Геккель считал протоплазму клетки неоднородной и состоящей из частиц, названных им пластидулами. По мнению английского философа Г. Спенсера (1820-1903), пластидулы не статичны, а находятся в состоянии постоянной функциональной активности, в связи с чем они были названы физиологическими единицами. Таким образом, утверждалась идея дискретности, т. е. делимости живой материи на составные части более низкой организации, которым приписывались вполне определенные функции.

Концепция структурных уровней живой материи включает представления системности и связанной с ней органической целостности живых организмов (теория систем, Л. фон Берталанфи). Однако история теории систем начиналась с механистического понимания организации живой материи, в соответствии с которым все высшее сводилось к низшему: процессы жизнедеятельности - к совокупности физико-химических реакций, а организация организма - к взаимодействию ее молекул, клеток, тканей, органов и т. п. Качественные особенности живых организмов отрицались. В то время один из представителей физиологического детерминизма, французский физиолог и патолог К. Бернар (1813- 1878), считал, что все структуры и процессы в многоклеточном организме определяются внутренними причинами, природа которых пока не расшифрована. Исторически сложилось так, что понятие "структурные уровни" ввели не биологи, а философы. Концепция структурных уровней впервые была предложена в 20-х годах ХХ столетия. В соответствии с данной концепцией структурные уровни различаются не только по классам сложности, но и по закономерностям функционирования. Кроме того, концепция включает иерархию структурных уровней, в которой каждый последующий уровень входит в предыдущий, образуя, таким образом, единое целое, где низший уровень содержится в самом высоком. Таким образом, понятие уровней организации сливается с органической целостностью. Концепция структурных уровней наиболее полно отражает объективную реальность, сложившуюся в ходе исторического развития живой природы. Выделяют основные (обозначим их римскими цифрами) и не основные (обозначим их буквами) уровни организации живого:

Молекулярно-генетический уровень

Онтогенетический: а) клеточный; б) тканевой; в) организменный.

Надорганизменный: а) популяционно-видовой; б) биоценотический (биоценоз); в) биосферный.

Человек как природное существо и как биологический вид также входит в эту общую структуру организации живой материи. Иерархическая структура живой и неживой природы отражает целостную картину организации биосферы и уровень развития не только биологии, но и всего естествознания, с развитием которого будут уточняться естественнонаучные концепции, а вместе с ними непременно будет совершенствоваться иерархия структур живой и неживой природы.

Идея трансформации биосферы в ноосферу

По современным представлениям, появление научной мысли в биосфере в перспективе неизбежно полностью ее видоизменяет. В сочетании с трудовой деятельностью человека мысль становится неведомой до этого геологической силой, способной преобразовать вместе с биосферой весь поверхностный слой Земли. Носитель земного разума - человек - с нарастающим во времени темпом воздействует на биосферу, активно захватывая все занимаемое ею пространство, окультуривая флору и фауну, меняя облик земной поверхности. По убеждению В.И. Вернадского, преобразование биосферы грядет неизбежно и необратимо. Такая точка зрения была высказана в начале 30-х годов и со скептицизмом воспринята научным сообществом тех лет. Так во что же преобразуется биосфера и что такое преобразование несет человеку, являющемуся неотъемлемой составной частью этой же биосферы? В.И. Вернадский назвал трансформированную биосферу ноосферой. Мысль появилась в биосфере через человека разумного, но ее появление не случайно, к нему вела вся предшествовавшая эволюция биосферы на протяжении нескольких миллиардов лет. Возникновение мысли открыло новую эру в развитии биосферы. Мысль стала мощнейшим геологическим фактором: как только сформировалось научное проявление мысли, оно стало строить и направлять техническую работу человека, переделывающую биосферу. Такое воздействие научной мысли на биосферу выявилось не сразу после появления в ней человека. Вначале, на протяжении многих тысяч человеческих поколений, никаких заметных изменений в биосфере не наблюдалось, но исподволь шло развитие научной мысли и накопление сил. Постепенно, используя свое интеллектуальное превосходство над остальными представителями животного мира, человек охватил своей жизнью, своей культурой всю верхнюю оболочку планеты - в общем, всю биосферу, связанную с жизнью.

биология эволюция жизнь человек

Основные концепции происхождения жизни

Существует несколько различных теорий возникновения жизни на Земле:

Теория креационизма - жизнь была создана сверхъестественным существом в определенное время и существует в неизменном виде.

Теория самопроизвольного зарождения - жизнь возникала неоднократно из неживого вещества спонтанно. Подобная идея была распространена в Древнем Китае, Вавилоне, Египте. В античности Аристотель придерживался схожих взглядов и изобразил все живые организмы в виде “лестницы природы”.

- Теория стационарного состояния - жизнь существовала всегда, но откуда взялся первый организм ее малочисленные сторонники не рассматривают.

- Теория панспермии - жизнь занесена на нашу планету из космоса и возникла где-то во Вселенной (Гельмгольц, Кельвин, В.И. Вернадский и многие другие).

- Теория биохимической эволюции - жизнь возникла на нашей планете в результате процессов, подчиняющихся химическим и физическим законам (А. Опарин, идея эволюционизма развивалась Ч. Дарвиным). Современные трактовки эволюционного учения усложнены и основываются на идеях самоорганизации живой материи, ее системности, целостности и целенаправленности (гипотеза Геи-Земли, идея ко-эволюции общества и природы, живой, неживой и социальной форм движения материи).

Человек как биосоциальное существо. Его место и роль в социо-природном комплеске

Существенные различия человека и животных. С биологической точки зрения появление человека разумного как биологического вида - вполне ординарное и закономерное событие эволюции. Человек по своей сути есть существо биосоциальное. Он является частью природы и вместе с тем неразрывно связан с обществом. Биологическое и социальное в человеке слито воедино, и только в таком единстве существует человек. Биологическая природа человека - это его естественная предпосылка, условие существования; а социальность - сущность человека.

Как биологическое существо, человек принадлежит высшим млекопитающим, образуя особый вид homo sapiens. Биологическая природа человека проявляется в его анатомии, физиологии. Как биологический вид, человек обладает кровеносной, мышечной, нервной, костной и д.р. системами. Уступая животным в развитии отдельных органах, человек превосходит их по своим потенциальным возможностям. Его биологические свойства жёстко не запрограммированы, что даёт возможность приспособляться к различным условиям существования. Биологическое не существует у человека в чистом виде, оно социально обусловлено. Влияние социального испытывает на себе генетика человека, наследственность. Это проявляется, например, в акселерации детей, в сокращении рождаемости, детской смертности и др.

Человек - носитель разума, мысли - это особый феномен природы. Изменение биологического состояния, приведшее к пробуждению мысли, не просто соответствует критической точке, пройденной индивидом или даже видом. Будучи более обширным, это изменение затрагивает саму жизнь в ее органической целостности, и, следовательно, это знаменует собой трансформацию, затрагивающую состояние всей планеты.

На протяжении 1-2 млрд. лет в биосфере шел направленный процесс развития, и он никогда не поворачивал вспять. В ходе такого процесса сформировался мозг, материальная основа разума. Элементы разумного поведения проявляют высшие животные и некоторые птицы. Но полноценное проявление разума в биосфере присуще только человеку, так как лишь в его социальном сообществе сформировалась, а затем с ускорением во времени развивалась коллективная память, названная В.И. Вернадским научной мыслью.

Научная мысль - это созданный человеком разумным на определенной стадии его развития независимый от отдельной особи коллективный аппарат сбора, накопления, обобщения и хранения знания. И только человек в состоянии использовать этот аппарат для решения своих практических проблем. Научная мысль в сочетании с трудовой деятельностью человека стала великой геологической силой, способной преобразовать биосферу.

Преимущество человека перед другими высшими животными должно быть закреплено в материальном носителе разума - в мозге. Чем же мозг человека отличается, например, от мозга своих ближайших родственников - приматов? Как это ни покажется странным, но сравнительно недавно специалисты не могли обнаружить принципиальных различий в строении мозга человека и шимпанзе. Выделить такие отличия удалось только на новом уровне понимания строения и функционирования мозга, достигнутого в последние 30- 40 лет. Выяснено, что простейшей структурной единицей мозга служит не нервная клетка (нейрон), как считалось раньше, а структурный ансамбль таких клеток со сложными, но фиксированными разветвлениями взаимосвязей. Один ансамбль обычно управляет (или анализирует) одним процессом или одной функцией организма. Такие ансамбли получили название «функциональных систем» (Анохин П.К.).

Эволюция мозга, его усложнение идет не только и не столько за счет количественного роста нервных клеток, хотя такой рост имеет место, сколько за счет растущей организованности, упорядоченности как отдельных структурных ансамблей, так и центров, объединяющих отдельные функции в сложные поведенческие реакции. Структурные единицы развиваются в форме вертикальных колонок, включающих как клетки древних отделов мозга, расположенных в нижних пластах, так и клетки более молодых образований, располагающихся над этими пластами. Количественное увеличение ансамблей происходит главным образом путем перестройки старых отделов и использования освобождающихся нервных клеток, а качественные изменения инициируются усложнением связей, увеличением их числа и широтой охвата связями клеток всего структурного ансамбля.

Структурные ансамбли мозга человека и приматов, ведающие такими функциями, как зрение, слух, двигательные реакции ног и тела с многими другими, практически не различаются между собой. Существенные отличия выявлены в размерах и связях структурных ансамблей, ведающих у человека речью и двигательными реакциями рук, особенно кистей, чем определяется способность человека к трудовой деятельности. Выделяются у человека лобные доли, которые согласно сложившимся представлениям осуществляют интеграцию различных функций мозга в целенаправленные поведенческие реакции, а также участвуют в ассоциативных и обобщающих мыслительных процессах. У человека рекордная для животного мира относительная площадь лобных долей мозга, достигающая 25%. Комментарии здесь излишни.

Отметим еще одно характерное обстоятельство. Строение ансамблей нервных клеток, их связи в мозгу программируются генетическим аппаратом. Развитость речевых и двигательно-трудовых структурных ансамблей мозга человека наследуется детьми от родителей. Но наследуется не речь и не трудовые навыки как таковые, а лишь потенциальная возможность их последующего приобретения. Генетические возможности реализуются только при условии, что с раннего детства конкретный ребенок воспитывается и обучается в сообществе людей, в постоянном общении с ними. Редкие реальные случаи показывают, что человеческое дитя, силой обстоятельств вырванное из людского сообщества и выжившее в джунглях, вернувшись через много лет к людям, уже никогда в полной мере не сможет овладеть речью, приобрести достаточно сложные трудовые навыки, необходимые для сознательной деятельности. Генетический потенциал ограничен во времени жесткими возрастными рамками. Если сроки пропущены, потенциал гаснет, а человек остается на уровне того же примата.

В истории человечества немало примеров, показывающих, что не только отдельная личность, но и целые сообщества людей обязаны вести непрекращающуюся борьбу за овладение, сохранение и приумножение того, что выделяет людей из животного мира. Малейшее ослабление усилий или, что еще хуже, сознательное пробуждение в людях низменных начал в ущерб разуму с поразительной быстротой ведут к потере культурных завоеваний, к возрождению дикости и агрессивности даже в условиях технической развитости.

Человек в единой социоприродной системе. Сегодня основная масса ученых едина во мнении, что человек и человечество составляют часть живого вещества нашей планеты. Это означает, что люди также подвержены действию космических энергий и солнечной радиации. Так, человеческий организм, так же как организмы других животных, подстраивается под ритмы биогеосферы, прежде всего суточные (циркадные) и сезонные, связанные со сменой времен года.

Обмен веществ у человека протекает в наследуемом из поколения в поколение циркадном ритме. В настоящее время считается, что около сорока процессов в человеческом организме подчинено строгому циркадному ритму. Например, еще в 1931 году была установлена цикличность в функционировании печени человека. У людей, ведущих нормальный образ жизни и питающихся три раза в день, в первую половину дня печень выделяет наибольшее количество желчи, которая необходима для переваривания жиров и белков, расходуя запасенный ею гликоген и превращая его в простые разновидности сахара. Она отдает воду, образуя много мочевины, и накапливает жиры. Во второй половине дня печень начинает усваивать сахара, накапливая гликоген и воду. Объем ее клеток увеличивается в три раза На протяжении суток циклично колеблется содержание гемоглобина в крови, максимум его приходится на 11 - 13 часов, а минимум - на 16 - 18. Суточным колебаниям подвержено содержание в крови калия, магния, натрия, кальция, железа, ночью повышается количество солей магния и солей калия. Оба эти соединения гасят нервно-мышечную возбудимость. По суточному графику работает и вегетативная нервная система. Статистика утверждает, что даже рождение и смерть чаще случаются в темную часть суток, около полуночи.

Вся живая природа чутко реагирует на сезонные изменения окружающей температуры, интенсивность солнечного излучения - весной покрываются листвой деревья, осенью листва опадает, затухают обменные процессы, многие животные впадают в спячку и т.д. Человек не является исключением. На протяжении года у него меняется интенсивность обмена, состав клеток тканей, причем эти колебания различны в разных климатических поясах. Так, в южных районах (Сочи) содержание гемоглобина и количество эритроцитов, а также максимальное и минимальное давление крови в холодный период возрастают на 20 процентов по сравнению с теплым временем. В условиях севера наибольший процент гемоглобина найден у большинства обследованных жителей в летние месяцы, а наименьший - зимой и в начале весны.

Циклы солнечной активности также оказывают свое влияние на жизнедеятельность человека. Так, обработав материал по вспышкам возвратного тифа в Европейской России с 1883 по 1917 год, а также данные по холере в России с 1823 по 1923 год и данные по активности Солнца, А.Чижевский в концепции- гелиобиологии пришел к выводу, что эти земные явления наступают синхронно с изменениями, происходящими в разных солнечных сферах. На основании построенных им графиков он еще в 1930-х годах предсказал, что в 1960 - 1962 годах произойдет эпидемическая вспышка холеры, что действительно произошло в странах Юго-Восточной Азии.

Можно обнаружить явную взаимосвязь человека с растительным и животным миром, в котором все жизненные циклы: заболевания, массовые перекочевки, периоды бурного размножения млекопитающих, насекомых, вирусов - протекают синхронно с одиннадцатилетними циклами солнечной активности, как и чередование грозовой и спокойной летней погоды, большего и меньшего производства растительной массы и т.д. Гематологи пришли к выводу, что в годы максимума солнечной активности норма свертывания крови у здоровых людей увеличивается вдвое, а так как компенсаторная деятельность, в частности способность крови не свертываться, у сердечно-сосудистых больных угнетена, то при увеличении солнечных пятен учащаются инфаркты, инсульты.

Приведенные факты позволяют нам говорить о влиянии космоса на физиологические процессы в отдельном человеческом организме. Но ведь одновременно человек является частью человечества, общественного организма, который также подвержен влиянию солнечной активности. Чижевский попытался установить взаимосвязь одиннадцатилетних солнечных циклов с насыщенностью историческими событиями разных периодов человеческой истории. В результате своего анализа он сделал вывод, что максимум общественной активности совпадает с максимумом солнечной активности. Средние точки течения цикла дают максимум массовой деятельности человечества, выражающийся в революциях, восстаниях, войнах, походах, переселениях, являются началами новых исторических эпох в истории человечества. В крайних точках течения цикла напряжение общечеловеческой деятельности военного или политического характера понижается до минимального предела, уступая место созидательной деятельности и сопровождаясь всеобщим упадком политического и военного энтузиазма, миром и спокойной творческой работой в области государственного строительства, науки и искусства.

Биосфера существовала до появления на Земле человека, может существовать и без него. Но человек без биосферы существовать не может. Сегодня очевидно, что биосфера Земли - сложнейшая система - находится в сильно неравновесном состоянии. Мы знаем также, что из таких состояний самоорганизующиеся системы, к числу которых принадлежит и биосфера, выходят скачком. Мы подходим к точке бифуркации, за которой лежат несколько возможных вариантов будущего. Среди них - возможность экологической катастрофы, полное исчезновение жизни на Земле или, по крайней мере существование жизни, но уже без человечества. Наиболее благоприятным выходом для человечества из этой ситуации является образование ноосферы. Идею о закономерном переходе биосферы в неосферу (сферу разума) выдвинул В.И. Вернадский. Под ноосферой понимается та область биосферы, которая преобразована человеческой деятельностью и процессы в которой могут быть в принципе управляемы разумом. Вернадский рассматривал человеческую деятельность как новую мощную преобразующую геологическую силу, как фактор который гигантски ускоряет преобразование биосферы. Он представлял ноосферу не в узконаучном, а в широком социально-культурном смысле. Присутствие разума в системе, находящейся в ситуации перехода, меняет эту ситуацию. Предотвратить переходный процесс в биосфере человек не в силах, но есть возможность свести к минимуму или совсем убрать те неблагоприятные флуктуации, которые подталкивают неустойчивую систему к нежелательным для человека вариантам перехода. Так, запрещение и полное уничтожение ядерного и химического оружия устранит флуктуацию, способную вызвать уничтожение биосферы в военном конфликте. Еще лучше, если будут достигнуты договоренности о сокращении и уничтожении обычных видов вооружений, а высвободившиеся ресурсы направлены на решение экологических проблем. Также очевидно, что экологические проблемы нужно решать каждый день совместными усилиями всех стран, народов, всех людей. Судя по всему, человечеству не обойтись без снижения потребления энергии, более экономичного ведения промышленного производства, сокращения добычи и расходования важнейших полезных ископаемых. Необходимо осознать демографические проблемы, изменить отношение к животному и растительному миру планеты. Все это невозможно без научного предвидения результатов любой природопреобразующей и социальной деятельности людей, а также без создания налаженной системы управления и контроля за проведением в жизнь разрабатываемых мероприятий.

Можно сказать, что в ситуации перехода посредством скачка человечество держит экзамен на разумность. От нас зависит наше будущее, каким оно будет и будет ли оно вообще. Другого пути нет. Осознание глобальной экологической опасности грозящей гибелью человечеству, заставило мировое сообщество искать новые пути выхода из создавшегося положения и привело к пониманию необходимости разработки концепции устойчивого развития.

Эта концепция была принята на конференции ООН по окружающей среде и развитию (1992 год, Рио-де-Жанейро), где была отмечена невозможность прогресса развивающихся стран по пути, который прошли развитые страны. Было признано, что эта модель развития завершится гибелью человечества. Поэтому была провозглашена необходимость перехода мирового сообщества на путь устойчивого развития, то есть развития общества на базе экологически целесообразного природопользования, обеспечивающего высокое качество жизни для людей целого ряда поколений.

Устойчивое развитие было выдвинуто как основная задача человечества на конец XX - начало XXI века. Эта модель развития предполагает:

1. Снижение материало- и энергоемкости производства, максимальное сокращение отходов, снижение оборота токсичных веществ и расширение использования возобновляемых ресурсов, включая источники энергии.

2. Переход к ценообразованию, учитывающему экологические критерии (цену ущерба окружающей среде) и стимулирующему использованию новых, экономически безопасных ресурсе- и энергосберегающих технологий в сочетании с системой налогов и штрафов.

3. Содействие устойчивому ведению сельского хозяйства и развитию сельских районов через повышение продуктивности сельскохозяйственных культур, улучшение питательных свойств растительной и животной продукции, использование комплексных методов борьбы с вредителями сельского хозяйства и т.д.

4. Передача индустриально развитыми странами передовые технологий развивающимся странам, в частности, новых технологий, созданных на основе генетических материалов, полученных из развивающихся стран.

5. Создание международных институтов, способных определить единую глобальную линию устойчивого развития, устанавливать единые для всех стран экологические стандарты, аккумулировать и перераспределять ресурсы в интересах всего сообщества, контролировать соблюдение всеми государствами единых правил экологического поведения.

Эти идеи о связи космоса, человека и биосферы, представленные концепциями Вернадского и Чижевского, легли в основу популярной сегодня гипотезы Л.Н. Гумилева о пассионарном толчке, рождающем к жизни новые этносы. Ключевым понятием концепции этногенеза Гумилева является понятие пассионарности, которое он определяет как повышенное стремление к действию. Появление этого признака у отдельного человека является мутацией, затрагивающей энергетические механизмы человеческого тела. Пассионарий (носитель пассионарности) становится способным воспринять из окружающей среды энергии больше, чем необходимо для его нормальной жизнедеятельности. Избыток же полученной энергии направляется им в любую область человеческой деятельности, выбор которой определяется конкретными историческими условиями и склонностями самого человека. Пассионарий может стать великим завоевателем (Александр Македонский, Наполеон и т.д.) или путешественником (Марко Поло, А. Пржевальский и т.д.), великим ученым (А. Эйнштейн, И. Гете и т.д.) или религиозным деятелем (Будда, Христос). Появление свойства пассионарности инициируется каким-то специфическим редким космическим излучением (пассионарные толчки происходят 2-3 раза за тысячелетие). Носители пассионарности появляются в зоне следа от этого излучения - полосы шириной 200 - 300 км, но длиной до половины окружности планеты. Если в зоне этого излучения окажутся несколько народов, живущих в разных ландшафтах, они могут стать зародышем нового этноса. Смена этносов и есть процесс всемирной истории, причина прогрессивных перемен в ней.

Размещено на Allbest.ru