Эволюция дарвиновского типа (всего около 500 млн лет) в постепенно усложняющейся биосфере привела к высшим организмам. На базе всех предшествующих системных состояний жизни пошла социально-трудовая быстротекущая эволюция человечества (Вс--Сс--Тз--Фхг--Арх--Дар-- Соц). Как разные формы и этапы эволюции и передачи информации (Вс--Сс--Тз--Фхг--Арх-- Дар--Соц--Биосф) связаны между собой и взаимодействуют (* Заварзин Г.А. Бытие и развитие: эволюция, сукцессия, хаэс-сеитас/ Вестник РАН, 2007. Т. 77. № 4. С. 334-340.) -- вопрос «головоломный», ответа пока нет.
Множеству разных форм «эволюции» должно, вероятно, соответствовать множество разных «прогрессов». Вероятно также, что не все они одинаково людям подходят (увидим ниже).
Понятие «эволюция жизни» отражает биогенез от бактерий до человека, признаваемого вершиной биологической эволюции. В.И. Вернадский посмотрел шире. С точки зрения биогеохимии, Био и Гео можно рассматривать в их неразрывной связи как явление биокосное и принадлежащее биосфере.
Эволюция биосферы -- биогеохимической биокосной системы очень высокой сложности, это по сути геобиогенез. Он представляет собой явление гораздо более общее, чем эволюция организмов. Геобиогенез охватывает размерный ряд объектов от первичной биосферы с архейскими бактериями в ней, но не до человека (в терминах биогенеза -- дальше некуда), а гораздо дальше -- до биосферы с человечеством в ней. Земля с ее косным телом -- массивным, вращающимся, а поэтому кинетически очень мощным, формирующим рельеф с его обтеканием в гидросфере и атмосфере, играет в геобиогенезе на глобальной, информационно богатой матрице гораздо более важную и сложную роль, чем Земля играет в биогенезе на генетических матрицах ничтожно мелких (в сравнении с Землей) организмов. Обитая внутри биосферы, тесно прижавшиеся к разномасштабному рельефу Земли организмы считывают и адаптивно переносят в свою структуру (генетически, фенотически и другими путями) доступную им часть земной информации. Можно полагать, что каждый объект делает это в свое время, на своем месте и в своем масштабе. Таким представляется биогеохимический и биогеофизический смысл адаптации на всех уровнях организации биосферы.
Подчеркнем, что логистика и методы современной биологии, биогеохимии, биогеофизики и информатики, продолжающие развиваться, не конфликтуют между собой, а взаимно друг друга дополняют, давая более полное представление о Жизни совместно с Землей.
Физическая и биологическая составляющие эволюции
Подчеркнем важное: базовая форма порядка в сфере жизни создается не клыками хищников, не танками и не ракетками, а путем объединения и мирного взаимодействия организмов (по принципу «ты мне, я тебе»). В них по тому же принципу взаимодействуют функционально разные клетки, ткани и органы. В биосфере же взаимодействуют экосистемы с их сообществами, дополняющие друг друга путем обмена веществом, энергией и информацией (в точности как в организмах). Примеры взаимно дополняющих друг друга состояний общеизвестны: это частица и волна, порядок и хаос, электрическое и магнитное поле, окисление и восстановление, хемотрофный, автотрофный и гетеротрофный типы биосинтеза, питание и экскреция продуктов жизнедеятельности (вход и выход), сома и геномы. Соединение взаимно дополняющих состояний (рис. 1б) происходит спонтанно, самопроизвольно, конкуренции и отбора не требуя.
Однако на одной лишь самоорганизации в чистом виде эволюции жизни не получится. Не получится потому, что для реальной эволюции жизни в биосфере Земли спонтанный процесс самоорганизации должен: 1) происходить на объектах, обязательно состоящих из скоррелированных между собой органических и минеральных веществ и 2) соединиться с одновременно протекающими адоптациями биокосных объектов к условиям в ближайшем обитаемом пространстве. Ламарк с его «градациями» уровней организации был очень близок к истине и тем велик, хотя и как зоолог тоже. Дарвин же велик тем, что объяснил потомкам адаптивное происхождение видов. Дарвин дарвинистом не был, как не был марксистом Маркс. Ошибки допустили слишком увлекшиеся дарвинисты (и марксисты).
Появляется, однако, забота -- термодинамическая цена самоорганизации: развивающаяся система (людская глобальная тоже) должна извне «питаться» негэнтропией, т. е. организованностью внешнего мира. Цена саморазвития высока: добавляя к Природе свою социально-трудовую надстройку со всеми ее этажами и рукотворными изделиями -- одеждой и мебелью, домами, заводами, банками, танками и ракетами, люди неизбежно готовят себе неполадки, кризисы и гибель от порчи, хаотизации природного мира. Самое важное следствие термодинамики не всегда осознается: чем больше в истории человечества было разных «новаций» на косном теле Земли, «переделок природы», социальных «надстроек», чем обширнее и глубже биосфера людьми хаотизирована (физически и химически нарушены ее недра и почва, состав вод и атмосферы, видовой состав биоты и т. д.), тем менее пригодной для жизни и более неустойчивой по многим параметрам стала обитаемая область Земли.
На антропогенный хаос в жизнеобитаемой области сложно накладывается физическая ритмика Земли и космоса, запутывая понимание происходящего, порождая недоумение в обществе, споры экологов с климатологами и саммиты встревоженных мировых лидеров. Проблема дальнейшего развития человечества настолько остра, что качественные суждения о порядке и хаосе уже недостаточны, необходимы научные расчеты их баланса. Делать их глобально пока не умеем.
Хаотизация в обитаемой области Земли выражается в учащающихся стихийных явлениях, что с печалью за окном видим. В целом же в земной биосфере никакой печали не наблюдается, поскольку из распадных мутаций и осколков природных объектов разного типа, из локальных хаосов тут же начинается самосборка на разных земных матрицах (в масштабе от молекулярного до географического) новых биополимеров, организмов, сообществ и экосистем. Взаимосвязанные циклы усложнения и упрощения (создания локального порядка и его превращения в хаос) воспроизводятся снова и снова, но до некоторого исторического предела. Предельный исторический возраст объектов (индивидуальный возраст тоже) задается по массе каждого, будь то клетка бактерии, гусеница, курица, человек, человечество и вся биосфера. При таком понимании коэволюции Гео и Био вопрос о случайном и единичном зарождении жизни перекрывается вопросом о закономерном, регулярном, множественном воспроизводстве земной жизни на всех уровнях организации биосферы, от клеточно-молекулярного Био до глобального Гео.
Заключая первую часть статьи, приходим к мысли почти детской, для школьного возраста: биосфера ведет себя как глобальная «курица-мама». Миллиарды лет несет она «яйца» в виде разнообразных живых существ -- от бактерий до людей. Своих потомков она всем основным обеспечивает и оберегает, а от чрезмерных излишеств разными способами предостерегает. Наглядно предостерегает людей разумных да и весь мир сразу -- землетрясениями и извержениями, морозами и тут же жарой, ливнями, наводнениями и оползнями. Но вот незадача: по глобальному возрасту бактерии -- самые старшие, а люди -- самые молодые, неопытные и очень вольные, без пределов. В школах и университетах обучаются, но почему-то не принимают в расчет того главного, что сказано в учебниках о пределах: они действуют!
В начале XXI века мировая наука рассматривает несколько типов эволюции, в которых конкуренция, жестокая борьба и естественный отбор не работают, действуют другие законы. Разными бывают и «прогрессы», о чем в учебниках биологии почему-то не сообщается. Два типа «прогрессов», самых для людей важных -- биологический и социальный, сравним ниже, а начнем с разнообразия природных множеств в разных его формах.
Адаптации и разнообразия на Земле
Читая учебники биологии, думаешь, что адаптации -- явление, свойственное только организмам, происходящее лишь при участии генетических популяций. Едва ли биолог скажет, что и камни тоже адаптируются к какой-то своей среде. Однако адаптации в широком смысле, т. е. физически, химически и биологически адекватные отклики объектов на внешние воздействия, происходят не только в жизни -- во всей Вселенной. На Земле они всюду, начиная с молекулярного масштаба (конформации белковых молекул и т. п.) и кончая географическим (дрейф континентальных плит и изменение форм океанов в истории Земли и многое другое, происходящее на основе принципа Ле Шателье). Изучить адаптации и их разнообразие в масштабах всей Природы невозможно в принципе, да и незачем это: изучаем только у организмов.
Изучаем также и подробно описываем еще и разнообразие отдельных видовых признаков. Например, из определителя растений, у Dianthus super-bus L. (гвоздика пышная): «Ноготки белые, чашечка с парой прицветных листочков, образующих как бы вторичную чашечку. Столбиков 2. Листья линейно-ланцетные». Другой пример, Carex /lava L. (осока желтая): «Цветковые чешуи тычиночных колосьев рыжие с белым краем, а у пестичных колосьев -- бурые, с белоперепончатой верхушкой и светлой серединной полоской. Листья до 0,6 см ширины, с краев острошероховатые».
На признаках и адаптациях организмов дарвинисты остановились. Но разве у сообществ нет никаких признаков и они не адаптируются? Фено-типические адаптации на уровне сообществ микроорганизмов, тканевых растений и животных описаны на множестве разных примеров, но дарвинисты ими не интересуются и понятно почему: для создания функциональной основы многовидового сообщества (масштабного ранга выше особи) дарвиновский отбор не требуется. Виды организмов с разными взаимно дополнительными функциями и свойствами сживаются на общей территории спонтанно, по принципу взаимной дополнительности: «ты мне, я тебе». Эта форма самоорганизации сообществ называется самосборкой. Происходит она на разных земных матрицах с необходимой для сборки данного сообщества конкретной информацией. (* Пример подробно рассмотрен в работе: Хайлое К.М., ПразукинА.В, Смелее Д.М., Юрченко Ю.Ю. Школа биогеоэкологии. -- Севастополь: ЭКОСИ-Гидрофизика, 2009. С. 177--185. На сайте http://repository.ibss.org.ua/dspace/handle/99011/1754 эта книга выставлена для бесплатного скачивания.)
По учебникам биологии получается, что биологическое разнообразие, как и адаптации, -- явление уникальное, связанное только с жизнью и эволюцией. Но зададим вопрос: откуда берется разнообразие как таковое (какое бы ни было, не только биологическое)? Ответ давно известен и прост: оно свойственно любым природным множествам -- множеству камней на морском берегу, множеству звезд в небе, множеству островов, озер, рек, прудов, да чего угодно. Всем без исключения множествам присуще разнообразие отдельностей, из которых они состоят. Разнообразие видов организмов -- частный случай вселенского разнообразия. Его специфика состоит в том, что оно формируется при некотором участии конкуренции и отбора. Однако основа биологического разнообразия общая с косным миром. Поэтому важно знать, какова доля, весовой вклад, биологической специфики в общенаучном разнообразии множеств. Это до сих пор неизвестно -- не очень спешили узнать. Известно другое: происхождение видов организмов давно разъяснено Дарвином и подкреплено мощной современной генетикой. Поэтому такой научной проблемы давно уже нет. Проблема есть не у науки, а у человечества -- катастрофическое вымирание видов, т. е. утрата биологического разнообразия на Земле. К основам биологии и к дарвиновской эволюции никакого отношения она не имеет; искоренять беду должны не биологи, не с них спрос.
Почему же тогда, в конце XX века и в начале века XXI, тема разнообразия жизни вернулась на научную сцену как вечное знамя биологии?
Ни в одной из наук разнообразию не придается такое важное, концептуальное значение, как в биологии. Почему только в ней? Странно еще и то, что биологи бьют тревогу, когда разнообразие видов организмов снижается, а химики -- когда разнообразие химических видов (новых веществ в среде) повышается. Так что же концептуально важно: разнообразие само по себе или отклонение природных разнообразий от свойственных им норм и состояний? Понятно, что опасны его отклонения в ту или другую сторону. Иными словами, в любом типе разнообразия важно его информационное содержание, мерные характеристики. Сам факт разнообразия тоже несомненно важен, но надо помнить, что не любое разнообразие ведет к существенной стабилизации жизни.
Вот кратко и все о происхождении природных разнообразий и о «проблеме» биологического разнообразия. Во времена Дарвина и молодой генетики проблема была научной и решена тогда же. Сегодня проблема антропогенная, а как и кому решать -- не знаем. Биологи, несомненно, правы, что разнообразие в мире живого надо серьезно изучать и извлекать из науки пользу для практики. Интересен вопрос: много ли пользы они успели извлечь, оценить и передать в практику, изучая разнообразие видов с XVIII века? Есть и еще вопрос: что о разнообразии в широком смысле сообщают учебники биологии? эволюция биологический физический земля
Научная цена биологического разнообразия
Описание видового разнообразия берет начало от давнего методологического инструмента биологии -- своеобразного языка качественных признаков (примеры приведены выше), из которых складываются феноменологические портреты видов.
Такой способ описания для опознавания видов очень подходит и удобен, но для их понимания он недостаточен, потому что биологические признаки не имеют мерных характеристик, т. е. неизвестна конкурентная биологическая цена каждого. Например, какая группа признаков вида Pinus sil-vestris L. (сосна) имеет для нее большую конкурентную ценность и подхватывается естественным отбором -- признаки ли тычинок, которые несут по два пыльника сбоку, или признаки игл хвои, которые расположены по две в одном влагалище? Во сколько раз конкурентное значение признаков тычинок сосны больше (или меньше) конкурентного значения признаков ее хвои? Нет не только ответов, но и не задавались дарвинистами такие вопросы. В познании природы такая стадия (наука без исчисления, качественная) безусловно важна, но недостаточна.