Материал: Концепции современного естествознания. курс лекций. Федоров В.М., Пономаренко Е.Н
15.2. Эколого-эволюционные возможности человека
С возникновением человека как социального существа биологические факторы эволюции постепенно ослабляют свое действие и ведущее значение в развитии человечества приобретают социальные факторы. Рассмотрим изменение роли основных биологических факторов эволюции.
Естественный отбор как основная и направляющая сила эволюции с переходом материи на социальный уровень развития резко ослабляет свое действие, однако не исчезает совсем (ранняя абортивность зигот, составляющая около 25% от всех зачатий является результатом естественного отбора).
Изоляция как эволюционный фактор еще недавно играла заметную роль, однако с развитием средств массового перемещения людей на планете остается все меньше генетически изолированных групп.
Волны численности еще в недавнем прошлом играли заметную роль в истории человечества. Например, во время эпидемий холеры и чумы всего лишь несколько сотен лет назад население Европы сокращалось в десятки раз. Такое сокращение могло быть основой для рада случайных процессов изменения генофонда. Теперь численность человечества не подвержена таким колебаниям.
Мутационный процесс – единственный эволюционный фактор, сохраняющий прежнее значение, в человеческом обществе. Вновь возникающие мутации постоянно меняют генотипический состав населения отдельных районов. В последнее время мутационный процесс в ряде районов нашей планеты может несколько повышаться за счет локального химического и энергетического загрязнения биосферы. Создавая и поддерживая разнообразие, мутации, в то же время являются крайне опасными из-за ослабления естественного отбора. Рождение неполноценных детей, передача неполноценных генов – все это реальные опасности на современном этапе развития общества. Здесь человечество сталкивается с огромной нравственной проблемой. Единственный приемлемый выход видится в развитии генной инженерии, которая даст возможность исправлять поврежденные геномы.
Человечество изменятся и сейчас, причем особенно распространены процессы грацилизации и акселерации. Грацилизация – снижение общей массивности скелета – связана в основном с тем, что человек все меньше занимается физической работой. Параллельно идет процесс акселерации – ускорение развития всего организма. Теперь у грудных детей раньше удваивается масса. На год раньше, чем в прошлом веке, молочные зубы сменяются на постоянные. За последние 100 лет подростки 14 - 16 лет стали почти на 20 см выше. Все эти изменения идут параллельно у представителей разных рас. Сами же расы постепенно теряют характерные для них наборы признаков. Это объясняется тем, что все больше и больше людей как бы изолируется от внешней среды. Так сейчас более трети населения живут и работают в одинаковых условиях при «комнатной» температуре. В таких условиях расовые признаки перестают быть адаптивными, и отбор практически не действует.
15.3. Биосоциальные основы поведения
Этот вопрос в сущности, сводится к следующему: рождается ли человек «безморальным», и только воспитание прививает ему принципы морали, или же человек появляется на свет с каким-то набором врожденных чувств и представлений о том, что хорошо, и что плохо. Нельзя сводить целиком человеческую мораль к врожденным программам (редукционизм), поскольку она продукт длительного социального развития, культуры (в том числе – религии), однако следует признать, что многие признаки, присущие человеку, генетически обусловлены. Эти поведенческие признаки рассматриваются в настоящее время с позиций биоэтики.
Биоэтика, или сложные поведенческие программы, присущие животному миру, рассматриваются как естественное обоснование человеческой морали. Поведение животных рассматривается в рамках специальной науки – этологии. Этологи открыли у животных большой набор инстинктивных запретов, необходимых и полезных в общении с сородичами.
Впервые глубокий анализ поведенческих программ животных провел в своей книге «Агрессия» выдающийся австрийский этолог Конрад Лоренц. К. Лоренц рассматривает мораль животных как создание естественным образом врожденного запрета выполнять обычные программы поведения в определенных случаях, возникающих при общении с себе подобными. То есть в тех случаях, когда проявление инстинкта может оказаться вредным, вводится в действие механизм его торможения. Интересно, что аналогичным образом происходит и культурно-историческое развитие человеческого общества. Действительно, важнейшие требования моральных заповедей в большинстве своем не предписания, а запреты.
Врожденные запреты создаются под жестоким давлением отбора ради выполнения задачи сохранения вида. К важнейшим из таких запретов относятся следующие:
1) «не убей своего»,
2) «нельзя нападать неожиданно и сзади, без предупреждения и без проверки» – этот запрет непосредственно вытекает из предыдущего;
3) у хорошо вооруженных природой животных есть запреты применять смертоносное оружие или убийственный прием в драке со своими (у «слабо вооруженных природой» существ, к которым относится и человек, этот врожденный запрет развит плохо).
4) «нельзя бить того, кто принял позу покорности» – этот запрет также более всего выражен у сильно вооруженных животных (в основном хищников). Более слабое, проигравшее в схватке животное останавливает победителя, подставляя ему самое уязвимое место. (Сходная ситуация встречается у людей – «на бей!»).
5) «победа с тем, кто прав»; животное, защищающее свою территорию, свою нору, самку, детенышей, чаще выигрывает в конфликте даже у более сильного и агрессивного соперника. Это происходит не только потому, что противник заранее психически ослаблен. Его агрессивность также сдерживается запретом. Аналоги этого запрета в человеческом обществе – неприкосновенность жилища, личной жизни и имущества.
Разумеется, у животных возможны и сбои, поломки этого врожденного механизма. Такое животное, по существу, «выродок» становится опасным для своих сородичей.
К. Лоренц пишет, что можно лишь пожалеть, что человек не имеет «натуры хищника», поскольку большая часть опасностей, которые ему угрожают, происходят от того, что по натуре он сравнительно безобидное и всеядное существо, и у него нет естественного оружия, принадлежащего его телу, которым он мог бы убить крупное животное. Именно поэтому у него нет и тех механизмов безопасности, возникших в процессе эволюции, которые удерживают сильных животных от применения оружия против сородичей.
16. Биосфера и место человека в биосфере
Термин «биосфера» появился в науке в 1875 г., однако первые представления о биосфере складывались уже в начале 19 в. Эти первые представления были, в частности, отражены в работе «Гидрология» Ж.Б. Ламарка (1802). Не пользуясь понятием «биосфера, он писал, что «все вещества, находящиеся на поверхности земного шара и образующие его кору, сформировались благодаря деятельности живых организмов». В 1826 г. немецкий ученый Гумбольдт ввел понятие «жизненная среда», понимая под этим оболочку Земли, куда включал атмосферные, морские и континентальные процессы и весь органический мир. Так в науке формировалось понятие пространства, охватываемого жизнью и ей же создаваемого. Геолог Э. Зюсс назвал это пространство «биосферой». Впоследствии понятие биосферы разрабатывалось разными исследователями. Считается, что наиболее полно концепция биосферы разработана в трудах отечественного естествоиспытатели и философа В.И. Вернадского (1863-1945). В 1926 г. вышла его работа «Биосфера», в котором ученый изложил свое учение о «живом веществе» и его геологических функциях. Суть его учения заключается в следующем:
биосфера – это целостная организованная система живого вещества;
все явления в ней – часть единого механизма биосферы;
живое вещество – это то звено, которое соединяет историю химических элементов с с эволюцией организмов и человека и с эволюцией всей биосферы.
Биосфера сыграла определяющую роль в возникновении атмосферы, гидросферы и литосчферы. Биосфера представляет собой единство живого и минеральных элементов, вовлеченных в сферу жизни. Биосфера в своем естественном состоянии – это монолит жизни.
Органическая жизнь сосредоточена в литосфере (верхняя часть твердой поверхности земной коры), в гидросфере (моря, реки, озера и Мировой океан), а также в тропосфере (нижние слои атмосферы).
Нижняя граница биосферы опускается на 2-3 км на суше и на 1-2 км ниже дна океана, а верхней служит так называемый озоновый экран на высоте 20-25 км, выше которого жесткое ультрафиолетовое излучение Солнца убивает все живое. Человеческое общество с его производством и созданной им искусственной средой – техносферой также является частью биосферы. Суммарная биомасса живых организмов Земли оценивается примерно в 2,4×1012 т, причем основная ее часть (более 99%) образована наземными животными, растениями и организмами. Биомасса организмов океана ничтожно мала по сравнению с биомассой наземных организмов.
Жизнь распространена по земной поверхности крайне неравномерно и в различных природных условиях принимает вид относительно независимых комплексов – биогеоценозов или экосистем. Живая часть биогеоценоза носит название биоценоза.
Разнообразные процессы и явления, протекающие в биосфере, являются объектом исследований различных наук. Особое место при этом отводится экологии. Э.Геккель, впервые применивший этот термин (от греч. ойкос – дом, жилище, логос – наука) определил экологию как «..познание экономики природы, одновременное исследование всех взаимоотношений живого с органическими и неорганическими компонентами среды, включая непременно антагонистические и неантагонистические взаимоотношения животных и растений, контактирующих друг с другом. Одним словом, экология – это наука, изучающая все сложные взаимосвязи и взаимоотношения в природе, рассматриваемые Дарвином как условия борьбы за существование». В результате деятельности человека экология, дифференцируясь на множество самостоятельных наук, все больше приобретает политический и социальный оттенок, включая в себя вопросы права, экономики, социологии, технологии и др.
Связи между компонентами биосферы. Биосфера выполняет свои функции благодаря многосторонним трофико-метаболическим (т.е. обменным) связям. Все живые организмы связаны между собой энергетическими отношениями, поскольку являются объектами питания других организмов.
Рис.5. Связь между компонентами биосферы
Экологические факторы. Среда, окружающая живые организмы, т.е. материальные тела и явления, с которыми организм находится в прямых или косвенных отношениях, характеризуется огромным разнообразием. Это многообразие элементов, явлений, условий рассматриваются в качестве экологических факторов.
Экологический фактор – это любое условие среды, способное оказывать прямое или косвенное воздействие на живые организмы хотя бы на протяжении одной из фаз индивидуального развития. Организм, в свою очередь, реагирует на экологический фактор специфичными приспособительными реакциями. Экологические факторы подразделяются на две категории: факторы неживой природы (абиотические) и факторы живой природы (биотические).
Абиотические факторы. Абиотические факторы могут быть классифицированы следующим образом:
климатические: солнечный свет, температура, влага, скорость движения воздуха, давление;
химические: газовый состав воздуха, солевой состав воды, концентрация, кислотность и состав почвенных растворов;
эдафогенные, или почвенные: механический состав почв, влагоемкость, плотность, воздухопроницаемость;
орографические (< греч. гора): высота над уровнем соря, рельеф, экспозиция склона.
Биотические факторы. Под биотическими факторами понимают совокупность влияний жизнедеятельности одних организмов на другие. Они могут быть, в свою очередь, подразделены на
фитогенные: влияние растительных организмов;
зоогенные: влияние животных организмов;
микробиогенные: вирусы, простейшие, бактерии;
антропогенные: деятельность человека.
Растения создают первичное органическое вещество на Земле и, следовательно, представляют собой пищу для всех иных живых организмов. Любой вид животных обладает четкой избирательностью к составу пищи. Среди животных есть виды, которые могут питаться одним видом растений или животных (монофаги) и многими видами (полифаги).
Типы взаимоотношений между животными весьма разнообразны. Можно назвать некоторые из них.
1. «Хищник – жертва», т.е. непосредственное преследование и пожирание одних видов другими.
2. Комменсализм - взаимоотношение, когда один вид питается остатками пищи другого.
3. Синойкия – использование одними животными нор и гнезд других.
4. Нейтрализм – взаимонезависимость совместно обитающих видов.
5. Протокооперация – совместное гнездование нескольких видов птиц, способствующее защите от хищников.
6. Интерференция – ненамеренное подавление одного вида другим.
Лимитирующие факторы. В 1840 г. химик – органик Ю. Либих (1803-1873) выдвинул теорию минерального питания растений, в которой утверждается, что развитие растений зависит не только от тех химических элементов или веществ (факторов), которые присутствуют в достаточном для организма количестве, но и от тех, которых не хватает. Например, избыток воды или азота не заменяет недостатка бора или железа, которые обычно присутствуют в почве в малых количествах. Либих сформулировал «закон минимума» (называемый также «законом Либиха»), согласно которому необходимо увеличивать содержание в почве минерального вещества, находящегося в минимальном количестве. Разумеется, закон Либиха справедлив не только для растений.
Спустя 70 лет американский ученый В.Шелфорд доказал, что не только вещество или какой-либо другой фактор (например, температура, давление и т.п.), присутствующее в минимуме, может определять урожай или жизнеспособность организма, но и избыток какого-то элемента может приводить к нежелательным последствиям. Например, многие животные и растения могут поддерживать жизнедеятельность лишь в некотором узком диапазоне рН. Согласно В.Шелфорду, факторы, присутствующие как в избытке, так и в недостатке по отношению к оптимальным требованиям организма, называются лимитирующими, а соответствующее правило получило название «закона лимитирующего фактора», или «закона толерантности» (толерантность = терпимость). Действие закона толерантности проиллюстрировано на рис. 2.
Экологическая ниша. Любой живой организм адаптирован к определенным условиям окружающей среды. Требования того или иного организма к факторам среды обуславливают границы его распространения (ареал) и место, занимаемое в экосистеме. Совокупность множества параметров среды, определяющих условия существования того или иного вида и его функциональных характеристик (преобразование им вещества и энергии, обмен информацией со средой и с себе подобными и др.) представляет собой экологическую нишу. Таким образом, экологическая ниша включает не только положение вида в пространстве, но и его функциональную роль в сообществе (например, трофический уровень) и его положение относительно абиотических факторов (температура, влажность и т.п.). Определить экологическую нишу какого-либо вида, по образному выражению, означает сказать: где он живет, как он живет, кого он ест и кто его ест.
В настоящее время одним из важнейших биотических факторов является антропогенный фактор.