Глава 27. Изучение биосферы и вопросы воспроизводства и охраны животного и растительного мира. (М. М. Камшилов) [1975 - - История биологии. С начала XX века до наших дней]

Современная научно-техническая революция внесла в развитие живой природы принципиально новые элементы. Создание атомной и водородной бомб, прогрессирующее загрязнение окружающей среды отходами промышленности, расширение площадей, занятых культурными биоценозами, делают все более очевидным, что масштабы человеческой деятельности быстро приближаются к масштабам природных процессов, изменяя их в неблагоприятную для человека сторону. Крайнюю остроту и актуальность проблема взаимных отношений человеческого общества и среды его жизни - биосферы - приобрела за последние 25 - 30 лет, прошедшие после окончания второй мировой войны. Этот период отмечается интенсивной разработкой представлений о структуре и эволюции биосферы как высшего уровня организации жизни на Земле.

Еще в 1940 г. В. И. Вернадский писал: "Человеческое общество все более выделяется по своему влиянию на среду... Это общество становится в биосфере... единственным в своем роде агентом, могущество которого растет с ходом времени со все увеличивающейся быстротой. Оно одно изменяет новым образом и с возрастающей быстротой структуру самых основ биосферы"^*. Иначе говоря, человек всем ходом хозяйственной деятельности уже определяет направление эволюции биосферы, равным образом как и направление собственной биологической эволюции. Переживаемая нами научно-техническая революция неизбежно оказывается и революцией всей биосферы. Отсюда и актуальность разработки представлений о закономерностях ее развития.

^* (В. И. Вернадский. Биогеохимические очерки. М., Изд-во АН СССР, 1940, стр. 47.)

Изучение структуры и функции биосферы

В настоящее время биосферой называют область распространения жизни на Земле. Она включает совокупность всех организмов и их остатков, а также части литосферы, гидросферы и атмосферы, как населенные ныне живущими организмами, так и преобразованные их прошлой деятельностью. Первоначальное содержание термина отличалось от современного. Во Франции, например, до середины XIX в. биосферами называли гипотетические глобулы, якобы составляющие живую основу всех организмов.

Понятие биосферы как одной из оболочек Земли ввел в науку австрийский геолог Э. Зюсс^*. После работ Зюсса возникло два представления о биосфере - биологическое и биогеохимическое. Сторонники первого определяют биосферу как совокупность организмов, населяющих Землю. Такого взгляда придерживались русские ученые Н. М. Сибирцев (1899), Д. Н. Анучин (1902) и П. И. Броунов (1910), французы Э. Леруа (1927), П. Тейар де Шардэн (1940), английский философ Дж. Бернал (1969). В первом издании Большой Советской Энциклопедии (1927) биосфера также определялась как "мир живых существ, населяющих Землю".

Развитие биогеохимических представлений о биосфере как области распространения жизни, включающей наряду с организмами и среду их обитания, началось с работ В. И. Вернадского. Впервые он употребил этот термин в докладе "О газовом обмене земной коры", прочитанном на II Менделеевском съезде в Петербурге 22 декабря 1911 г.^* В 1915 г. началась активная деятельность Вернадского в комиссии по изучению естественных производительных сил России (КЕПС), а следующий, 1916 г. он сам назвал^** годом начала непрерывных занятий биогеохимическими проблемами.

^* (В. И. Вернадский. Избранные соч., т. V. М., Изд-во АН СССР, 1960, стр. 337 - 352.)

^** (В. И. Вернадский. Биогеохимические очерки. М., 1940, стр. 5.)

Таким образом, разработка теоретической концепции о биосфере была тесно связана с практической деятельностью Вернадского по выявлению естественных производительных сил России, приобретшей особую актуальность во время первой мировой войны. Важным этапом в развитии биогеохимических представлений о биосфере был выход в свет в 1926 г. монографии Вернадского "Биосфера"^*. В этой книге, состоящей из двух очерков, впервые осуществлен синтез накопленных к тому времени геологических, химических и географических знаний о строении и закономерностях преобразования верхней оболочки Земли, видоизмененной и видоизменяемой живыми организмами.

^* (В. И. Вернадский. Избранные соч., т. V. М., Изд-во АН СССР, 1960, стр. 7 - 102.)

Зачатки биогеохимических представлений о биосфере можно обнаружить у Б. Варениуса в его "Всеобщей географии" (1650), в высказываниях X. Гюйгенса (1695), Ж. Бюффона (1749, 1780), Ф. Вик д'Азира (1786), в "Гидрогеологии" Ж. Б. Ламарка (1802) и, особенно, пятитомном сочинении А. Гумбольдта "Космос" (1848 - 1863). Гумбольдт осуществил весьма полный для своего времени синтез естественнонаучных знаний о Земле, приведший его к идее взаимосвязи всех природных процессов и явлений. Представление о закономерной связи между растениями, животными и минералами было развито в учении В. В. Докучаева о ландшафтно-географических зонах, охватывающих все элементы земной поверхности (1899). Созданное в 1927 г. Вернадским учение о роли организмов в геохимии земной коры - биогеохимия - явилось дальнейшим развитием этих идей Докучаева.

Разработкой биогеохимического учения о биосфере Вернадский занимался до конца своей жизни. В 1940 г. выходят получившие широкую известность "Биогеохимические очерки", в 1944 г.- статья "Несколько слов о ноосфере", в 1965 г. появилась его последняя, изданная посмертно, книга "Химическое строение биосферы Земли и ее окружение".

Биосфера, по Вернадскому, включает четыре основных компонента: живое вещество - совокупность живых организмов; биогенное вещество - создаваемое и перерабатываемое организмами (газы атмосферы, каменный уголь, битумы, известь и т. п.), косное вещество - образующееся без участия организмов (продукты тектонической деятельности, метеориты и пр.); биокосное вещество - результат совместной деятельности организмов и абиогенных процессов (вода, почва, кора выветривания).

Термины "живое вещество", "косное вещество", применявшиеся Вернадским и некоторыми его последователями, нельзя назвать удачными. В них отражены первоначальные неверные представления их автора о принципиальном различии живого, способного к эволюции, и косного, чуждого развитию. Поэтому сейчас обычно пользуются другими выражениями: "совокупность организмов", "живой покров Земли" (В. Н. Беклемишев, 1964), "пленка жизни" (В. И. Вернадский, 1965), "биомасса Земли", "биотический круговорот", "биос". Вместо термина "косное вещество" говорят о "минеральных элементах", "неорганическом веществе", "абиогенном веществе".

Владимир Иванович Вернадский (1863 - 1945)

Верхняя граница биосферы, по Вернадскому (1965), проходит на высоте 15 - 20 км, охватывая всю тропосферу и нижнюю часть стратосферы; снизу биосфера ограничена органическими отложениями на дне океанов (порой до глубины свыше 10 км) и глубиной проникновения в недра Земли организмов и воды в жидком состоянии. Бактерии, например, обнаружены при бурении в дельте Миссисипи на глубине, превышающей 7,5 км.

Самая существенная особенность биосферы - биогенная миграция атомов химических элементов, вызванная лучистой энергией Солнца и выражающаяся в процессах обмена веществ, росте и размножении организмов. Биогенная миграция атомов подчиняется двум биогеохимическим принципам (Вернадский, 1940): 1) стремится к максимальному проявлению; в итоге возникает то, что Вернадский назвал "всюдностью жизни"; 2) приводит к выживанию организмов, увеличивающих биогенную миграцию атомов биосферы. Формулировка второго биогеохимического принципа близка к высказываниям на аналогичную тему А. Лотки (1925)^* на монографию которого Вернадский неоднократно ссылается.

Биосфере присущи определенные биогеохимические функции: газовая, включающая биогенную миграцию газов в результате фотосинтеза и азотфиксации; концентрационная, состоящая в аккумуляции живыми организмами химических элементов, рассеянных во внешней среде; окислительно-восстановительная, в частности, превращение веществ, содержащих атомы с переменной валентностью (железо, марганец и т. п.); биохимическая - процессы, протекающие в живых организмах. Биогеохимические функции биосферы, характеризующие ее как целостную систему, могут выполняться лишь совокупностью организмов разных видов - тем, что Вернадский назвал "разнородным живым веществом". Посредством этих функций осуществляется круговорот органического вещества на земной поверхности.

Согласно данным, приведенным Ф. Добжанским (1953)^*, на Земле живет примерно миллион видов животных и более четверти миллиона видов растений. Первое место по видовому разнообразию среди животных занимают членистоногие, а среди последних насекомые. На долю насекомых приходится 75% от общего числа видов. Помимо учтенных видов насекомых на нашей планете, по-видимому, существует примерно столько же еще неучтенных; следовательно, действительный удельный вес этой группы организмов значительно превосходит 75%. За членистоногими идут моллюски. Позвоночные животные занимают третье место, не достигая 4% от общей численности видов, а млекопитающие составляют лишь десятую часть числа видов позвоночных. Больше 50% от общего числа видов позвоночных приходится на долю рыб. Следовательно, если у членистоногих наиболее интенсивное видообразование шло на суше (насекомые), у позвоночных животных возникновению большего видового разнообразия благоприятствовала водная среда.

Среди растений более 50% всех видов (150 000) приходится на долю покрытосеменных - наиболее поздно сформировавшейся группы высших, преимущественно сухопутных растений. Водоросли занимают четвертое место, уступая грибам и мхам. По численности видов они составляют меньше одной десятой от покрытосеменных.

Соотношение численности видов в современной биосфере, конечно, не случайно. Еще Ч. Дарвин обращал внимание на тесную взаимозависимость в развитии покрытосеменных и насекомых. Рекордные показатели их видового разнообразия - итог сопряженной эволюции. Среди млекопитающих наибольшим богатством видов отличаются грызуны (2500 из общего числа млекопитающих, составляющего 3500 видов); с одной стороны они связаны в своем развитии с покрытосеменными, с другой, находятся под постоянным прессом хищников из числа млекопитающих и птиц.

93% из общего числа видов представлено сухопутными животными, а на долю водных приходится только 7%. То же соотношение характерно для растений - 92 % сухопутных и 8 % водных^*. Эти данные свидетельствуют о том, что суша представляла для видообразования больше возможностей, чем водная среда. Выход на сушу открыл широкие перспективы для дивергентной эволюции.

^* (К. М. Завадский. Вид и видообразование. Л., "Наука", 1968, стр. 16, 17.)

Процесс выхода организмов из воды на сушу носил выборочный характер. Не считая предков позвоночных, способными к жизни на суше оказались представители лишь 6 классов, принадлежащих по существу к трем типам животных. 60 классов, входящих в состав 18 типов, остались в море. Несмотря на этот факт, по численности видов наземные организмы обогнали морские. Кроме того, с выходом на сушу эволюция жизни пошла ускоренными темпами.

Несколько по-иному выглядит биосфера, если вместо численности видов обратить внимание на весовые характеристики (в тоннах сухого вещества) биомассы и продукции органического вещества. Ниже приведены данные, заимствованные из статьи Н. И. Базилевич, Л. Е. Родина и Н. Н. Розова^*.

^* (Н. И. Базилевич, Л. Е. Родин, Н. Н. Розов. Сколько весит живое вещество планеты? - Природа, 1971, № 1, 46 - 53.)

Сразу бросается в глаза, что на континентах преобладают растения, а в океане - животные. Поражает сравнительно низкая величина биомассы организмов океана - всего 0,13% от суммарной биомассы живых организмов планеты. И это несмотря на то, что поверхность океана занимает 70,2% от поверхности Земли. Таким образом, новейшие исследования (Л. А. Зенкевич, 1967; Ленинская премия, 1965; В. Г. Богоров, 1967; О. И. Кобленц-Мишке и др., 1968) не подтвердили широко распространенной точки зрения о большей насыщенности жизнью вод океана по сравнению с сушей. Из приведенных выше данных следует еще один важный вывод - живое вещество планеты в основном сосредоточено в зеленых растениях суши. Организмы, не способные к фотосинтезу, составляют менее 1%.

Эти цифры интересно сопоставить с приведенными ранее величинами, характеризующими видовое разнообразие животных и растений. Число видов растений составляет около 21% от общего числа учтенных видов организмов. На долю животных падает 79%, которые составляют менее 1% всей биомассы Земли! Перед нами пример, иллюстрирующий одну из фундаментальных закономерностей развития материи: более высокий уровень дифференциации сосредоточен в меньшем объеме, чем уровень менее дифференцированный.

Биотический круговорот

Основу биосферы составляет круговорот органического вещества, осуществляющийся при участии всех населяющих ее организмов. Идея биотического круговорота была уже вполне ясно изложена в книге немецкого физиолога Я. Молешотта "Круговорот жизни" (1852), выдержавшей несколько изданий и в 1866 г. переведенной на русский язык. Благодаря биотическому круговороту возможно длительное существование и развитие жизни. В самом деле, на Земле запасы доступных минеральных элементов, необходимых для поддержания жизни, ограниченны. Если бы они только потреблялись, жизнь рано или поздно должна была бы прекратиться. "Единственный способ придать ограниченному количеству свойство бесконечного,- пишет В. Р. Вильямс,- это заставить его вращаться по замкнутой кривой"^*. Жизнь использовала именно этот метод. "Зеленые растения создают органическое вещество, незеленые разрушают его. Из минеральных соединений, полученных от распада органического вещества, новые зеленые растения строят новое органическое вещество и так без конца"^**. С этой точки зрения, каждый вид организмов представляет собой звено в биотическом круговороте. Используя в качестве средств существования тела или продукты распада одних организмов, он должен отдавать в среду то, что могут использовать другие. В этом отношении особенно велика роль микроорганизмов. Минерализуя органические остатки животных и растений, микроорганизмы превращают их в минеральные соли и простейшие органические соединения типа биогенных стимуляторов, снова и снова используемые зелеными растениями при синтезе нового органического вещества. С помощью микроорганизмов осуществляется естественная саморегуляция биосферы. Эту важнейшую роль микроорганизмов обеспечивают два их свойства - способность сравнительно быстро приспосабливаться к различным условиям и использовать в качестве источников углерода и энергии самые различные субстраты. Высшие организмы не обладают такими способностями. Поэтому они могут существовать лишь в качестве своеобразной надстройки на прочном фундаменте одноклеточных.

^* (В. Р. Вильямс. Агрономия. - Собрание соч., т. 10. М., Изд-во АН СССР, 1952, стр. 11.)

Согласно В. Р. Вильямсу, солнечная энергия вызывает на Земле два круговорота веществ - большой, или геологический, наиболее ярко проявляющийся в круговороте воды и циркуляции атмосферы, и малый, или биотический, обнаруживающийся в жизненном процессе. Малый биотический круговорот развивается на основе большого абиотического.

Поверхность Земли получает ежегодно от Солнца около 5 × 10²⁰ ккал лучистой энергии. Примерно половина этой энергии тратится на испарение воды, приводя в движение большой круговорот; на создание органического вещества расходуется всего 0,1 - 0,2% солнечной энергии. Таким образом, энергия биотического круговорота ничтожно мала по сравнению с энергией, расходуемой на абиотические процессы. Но, будучи относительно небольшой, энергия, вовлеченная в биотический круговорот, производит в абсолютном выражении весьма значительную работу. Воспроизводимая ниже схема дает более точное представление о синтезе и деструкции органического вещества на нашей планете.

Н. И. Базилевич, Л. Е. Родин и Н. Н. Розов в цитированной выше статье приводят данные о первичной продукции органического вещества, полученные на основе детального определения годичной продукции растительной биомассы в различных термических поясах и биоклиматических областях. По их подсчетам, суммарная первичная продукция Земли составляет в год 232,5 млрд. т сухого органического вещества.

Ярким показателем масштабов биотического круговорота могут служить скорости оборота углекислоты, кислорода и воды. По подсчетам Е. Рабиновича^* (1951), весь кислород атмосферы оборачивается через организмы примерно за 2 тыс. лет, углекислота совершает полный цикл за 300 лет, а вся вода океанов, морей и рек разлагается и восстанавливается в биотическом круговороте за 2 млн. лет. Иначе говоря, за время эволюции жизни не только углекислота и кислород, но и вся вода прошла через живое вещество планеты не одну тысячу раз.

Биотический круговорот (по М. М. Камшилову, 1974). Основа жизни - взаимодействие одноклеточных продуцентов и деструктуров. Внутреннее белое полукольцо - продуценты, черное полукольцо - деструкторы. На кольце одноклеточных развивается многоэтажная надстройка из многоклеточных: растения (Р), травоядные (Г), хищники различных порядков (Х1 Х2, Х3); паразиты и сапрофиты (Я, С) из одноклеточных и вирусов проникают во все 'этажи' надстройки (пунктиром обозначены связи между сапрофитами и паразитами различных уровней). Организмы всех уровней поглощаются черным полукольцом одноклеточных деструкторов

Организация биосферы

Современные представления об организации биосферы развились в результате синтеза фактических данных и теоретических представлений целого комплекса естественных наук. Географические исследования А. Гумбольдта (1848 - 1863), геологические обобщения Ч. Лайела (1830 - 1833) и, в особенности, Э. Зюсса (1875; 1883 - 1909) позволили создать начальные представления о структуре наружной оболочки Земли; Ф. Кларку (1908) принадлежит первая сводка по геохимии нашей планеты; с "Всеобщей морфологии организмов" Э. Геккеля (1866) начинается развитие экологии, внесшей важные идеи в проблему взаимоотношения организма и среды. Экологами разработаны такие научные понятия, как биоценоз (К. Мебиус, 1877), экосистема (А. Тенсли, 1923), биогеоценоз (В. Н. Сукачев, 1940), обозначающие отдельные структурные части биосферы. Большое значение в формировании экологических концепций сыграли работы английского биолога Ч. Элтона (1927)^* и отечественных исследователей Г. Ф. Морозова (1912), Д. Н. Кашкарова (1938), В. Н.Сукачева (1940 - 1967)^**.

^** (В. Н. Сукачев. Развитие растительности как элемента географической среды в соотношении с развитием общества.- В сб. "О географической среде в лесном хозяйстве". Л., 1940, стр. 54 - 62; Биогеоценология и фитоценология.- Докл. АН СССР, 1945, 47, № 6, 447 - 449; Основные современные проблемы биоценологии.- Журн. общей биол., 1965, 26, № 3, 249 - -260; Структура биогеоценозов и их динамика.- В сб. "Структура и формы материи". М., "Наука", 1967, стр. 560 - 577. )

В последнее время проблема структурной организации биосферы разрабатывается американским биологом Г. Э. Хатчинсоном (1965)^*, советскими исследователями А. П. Виноградовым (1967)^**, В. А. Ковдой (1971)^***, А. И. Перельманом (1973)^****.

^* (G. E. Hutchinson. The ecological theater and the evolutionary play. New Haven and London, 1965.)

^** (А. П. Виноградов. Введение в геохимию океана. М., "Наука", 1967.)

^*** (В. А. Ковда. Биосфера и человечество.- В сб. "Биосфера и ее ресурсы". М., "Наука", 1971.)

^**** (А. И. Перельман. Геохимия биосферы. М., "Наука", 1973.)

В результате всех этих многочисленных и многоплановых исследований создалось современное представление о биосфере. В самом крупном плане биосфера представляет собой единство живого и минеральных элементов, вовлеченных в сферу жизни. Существенная составная часть этого единства - биотический круговорот, основанный на взаимодействии организмов, создающих и разрушающих органическое вещество.

При более детальном рассмотрении нетрудно обнаружить гетерогенность биотического круговорота, его более древнюю часть, составленную из одноклеточных синтетиков и деструкторов, и сравнительно позднюю надстройку из многоклеточных организмов.

В различных природных условиях биосфера сформирована в виде относительно самостоятельных природных комплексов - экосистем, или биогеоценозов. Каждый биогеоценоз (или экосистема) представляет собой своеобразную модель биосферы в миниатюре. Он, как правило, включает фотосинтетиков - хлорофиллоносные растения, создающие органическое вещество, гетеротрофов, живущих на созданной автотрофами продукции, деструкторов, разрушающих органическое вещество тел растений и животных до минеральных элементов, а также субстрат с каким-то запасом минеральных элементов.

Ч. Элтон^* обращает внимание на то, что разные биогеоценозы насыщены жизнью в разной степени. Как правило, бедны в видовом отношении биогеоценозы Крайнего Севера и пустынь, особенно богаты биогеоценозы дождевых тропических лесов.

^* (Ч. Элтон. Экология нашествий животных и растений. М., ИЛ, 1960.)

Живая часть биогеоценоза - биоценоз - слагается из популяций opганизмов, принадлежащих к разным видам. Изучение разнообразных связей между организмами позволило установить, что их наличие приводит к тому, что биогеоценозы приобретают элементы целостности, устойчивости, относительной независимости в развитии. Это проявляется, в частности, в способности противостоять различным внешним воздействиям, что получило название гомеостаза, или буферности. В настоящее время имеются основания полагать, что между сложностью биоценоза и его способностью противостоять различным внешним влияниям существует прямая зависимость.

Поскольку каждый биогеоценоз включает все основные экологические группы организмов, он по своим потенциям равен биосфере. Это своего рода первичная ячейка эволюции. Биотический круговорот в пределах биогеоценоза, являющийся основой его длительного существования,- своеобразная модель биотического круговорота Земли. В силу этих особенностей каждый биогеоценоз в принципе в ходе эволюции способен распространяться на всю Землю. Этого не происходит лишь потому, что аналогичные потенции в большей или меньшей степени свойственны всем биогеоценозам. Соревнуясь между собой за вещество, энергию и пространство, они ограничивают экспансионистские тенденции друг друга. Устойчивость биосферы в целом, ее способность эволюировать, в значительной мере определяется тем, что она представляет собой систему относительно независимых биогеоценозов.

Происхождение биосферы

До работ Вернадского проблема происхождения биосферы не ставилась. Обсуждался более узкий вопрос: как возникли живые организмы. Обсуждение велось в трех направлениях. Представители одного говорили о вечности жизни. Согласно этой идее, жизнь на нашей планете никогда не зарождалась, а была занесена на Землю из глубин космоса, где она существует вечно. Таким образом, проблема возникновения жизни на Земле вообще снималась с повестки дня научного исследования. Представители другого направления допускали возможность абиогенеза, т. е. внезапного возникновения некоего протоорганизма из минеральных элементов. Существенный недостаток гипотез представителей этого направления - игнорирование истории становления жизни (см. также главу 22).

С работ Ф. Энгельса "Анти-Дюринг" (1877 - 1878) и "Диалектика природы" (70 - 80-е годы) в 70-х годах XIX в. началось развитие третьего направления - учения об эволюционном происхождении жизни. Об эволюционном происхождении жизни в речи на годичном собрании Британской ассоциации содействия развитию науки говорил в 1912 г. А. Шефер. Представления Шефера были весьма высоко оценены К. А. Тимирязевым (1912), также выступавшим в пользу эволюционной концепции становления жизни. Наконец, эволюционная идея была положена в основу теории возникновения жизни на Земле, разрабатываемой А. И. Опариным и его многочисленными сторонниками и последователями^* (см. главу 22).

^* (А. И. Опарин. Возникновение жизни на Земле. (Изд. первое, 1924); Издание третье. М., Изд-во АН СССР, 1957; Жизнь, ее природа, происхождение и развитие. М., Изд-во АН СССР, 1960.)

В основе возникновения и развития жизни на Земле, согласно всем трем концепциям, лежит принцип монофилии, т. е. возникновения всего разнообразия организмов от одной исходной формы. Несколько иначе представлял себе происхождение и развитие жизни на Земле Вернадский^*. Вопрос о начале жизни на Земле, по Вернадскому, не может сводиться к вопросу о возникновении одного вида организмов. Этот вопрос следует решать в рамках проблемы происхождения биосферы.

^* (В. И. Вернадский. Биогеохимические очерки. М.- Л., Изд-во АН СССР, 1940.)

В настоящее время эволюционный подход к проблеме происхождения жизни позволяет сочетать данные новейших исследований по проблеме возникновения жизни с идеями Вернадского о происхождении биосферы.

В соответствии с точкой зрения Вернадского на происхождение биосферы, крупные таксоны произошли не в итоге развития более мелких, а, наоборот, мелкие представляют собой продукт дифференциации крупных. Сначала возник круговорот органического вещества, в котором постепенно выделились отдельные виды организмов. Дивергенция выступает при этом как способ дифференциации биосферы. В отношения синтетиков и деструкторов постепенно встраиваются все новые и новые звенья. Дифференциация большой системы представляется как прогрессирующая интеграция ее элементов во все новые сгустки организации. Общее возникает раньше специального, а специальное развивается как прогрессирующая интеграция элементов общего.

Развитие биосферы осуществляется как результат разрешения противоречия между безграничной способностью к размножению, свойственной составляющим ее живым организмам, и ограниченностью материальных ресурсов, могущих быть использованными в каждый данный момент. Противоречие разрешается путем овладения новыми источниками вещества и энергии, а следовательно, и приобретения новой информации. При этом наследственная изменчивость выступает как необходимая предпосылка развития, а естественный отбор как механизм закрепления новой информации.

Благодаря способности к самовоспроизведению, живое, приспосабливаясь к новым условиям, все время выходит за пределы замкнутого цикла. Однако это приводит не к разрушению циклической структуры жизни, а к расширению биотического круговорота. Круг превращается в спираль. При этом повышается организованность жизни, возрастает запас внутренней информации, что открывает возможности для поглощения дополнительной информации. Освоение жизнью материальных источников неорганической среды становится все более полным. В этом и заключается прогресс жизни.

Направление эволюционных преобразований видов зависит от их положения в структуре биотического круговорота. Интегральная жизнедеятельность видов определяет особенности биосферы, которые, в свою очередь, обусловливают направление эволюционных преобразований отдельных видов^*.

^* (М. М. Камшилов. Научно-технический прогресс и эволюция биосферы.- Вопросы философии, 1972, № 4, 69 - 77.)

Нарушение биотического равновесия под влиянием деятельности человека

Качественно новый этап в развитии биосферы наступил с возникновением человеческого общества. Сначала деятельность людей мало отличалась от деятельности других живых существ. Беря у биосферы средства к существованию, люди отдавали ей то, что могли использовать другие организмы. Универсальная способность микроорганизмов разрушать органическое вещество обеспечивала включение хозяйственной деятельности в биотический круговорот. В наши дни положение коренным образом изменилось. Продолжая брать у природы сырье, промышленность и сельское хозяйство вносят в нее вещества, не используемые живым населением планеты, а нередко и весьма ядовитые. Вода, воздух, почва загрязняются отходами промышленности, в частности, радиоактивными осадками и канцерогенными углеводородами, исчезают с лица Земли леса, истребляются дикие животные. В результате биотический круговорот становится незамкнутым. Растет число исследователей, предупреждающих о надвигающемся кризисе в отношениях между биосферой и человеческим обществом, кризисе, в результате которого биосфера может "наложить вето" на дальнейший прогресс цивилизации.

Проблема отрицательных сторон человеческой деятельности давно привлекает внимание вдумчивых исследователей. Ж. Бюффон^* писал о росте могущества человека и о не всегда верном его использовании. Он видел моральную цель всякого стремящегося к прогрессу общества в заботе о жизни людей путем исключения войн, в производстве пищи и жилищных условий. Ж. Ламарк более полутораста лет тому назад (1820) писал: "Человек, ослепленный эгоизмом, становится недостаточно предусмотрительным даже в том, что касается его собственных интересов: вследствие своей склонности извлекать наслаждения из всего, что находится в его распоряжении, одним словом - вследствие беззаботного отношения к будущему и равнодушия к себе подобным, он сам как бы способствует уничтожению средств к самосохранению и тем самым - истреблению своего вида. Ради минутной прихоти он уничтожает полезные растения, защищающие почву, что влечет за собой ее бесплодие и высыхание источников, вытесняет обитавших вблизи них животных, находивших здесь средства к существованию, так, что обширные пространства земли, некогда очень плодородные и густонаселенные разного рода живыми существами, превращаются в обнаженные, бесплодные и необитаемые пустыни. Подчиняясь своим страстям, не обращая внимания ни на какие указания опыта, он находится в состоянии постоянной войны с себе подобными, везде и под любым предлогом истребляя их, вследствие чего народности, весьма многочисленные в прошлом, мало-помалу исчезают с лица земли. Можно, пожалуй, сказать, что назначение человека как бы заключается в том, чтобы уничтожить свой род, предварительно сделав земной шар непригодным для обитания"^**. Спустя 76 лет после выступления Ламарка Ф. Энгельс в известном фрагменте "Роль труда в процессе превращения обезьяны в человека"^*** снова подверг обсуждению проблему взаимных отношений человека и природы. Предостерегая от обольщения победами над природой, Энгельс писал о "мести природы" за неразумное к ней отношение. Он указал и причины подобного "неразумного" отношения: они вытекают из капиталистического способа производства, неизбежно приносящего заботу о будущем человечества в жертву погоне за прибылью.

^** (Ж. Ламарк. Аналитическая система положительных знаний человека.- Избранные произведения, т. 2. М., Изд-во АН СССР, 1959, стр. 442.)

Со времени написания Энгельсом этой статьи прошло почти 80 лет. Разрушение природы приняло за это время еще большие масштабы: "... положение ухудшается очень быстро, оно гораздо более опасно, чем это представляется большинству людей, особенно горожанам, вероятно, забывшим, в какой степени их жизнь зависит от природы и ее ресурсов", - говорит руководитель отдела естественных ресурсов при департаменте развития науки ЮНЕСКО М. Батисс^*. Действительно, проблема взаимоотношений человека и природы выдвигается в качестве одной из самых актуальных из числа когда-либо стоящих перед человечеством. Появилось большое количество монографий, сборников и отдельных статей, в которых в той или иной форме рассматривается данный вопрос.

^* (М. Батисс. Сохраним ли мы планету обитаемой? - Курьер ЮНЕСКО, январь 1969, № 145.)

Воспроизводство и охрана животного и растительного мира

Воздействие современной научно-технической революции на воспроизводство животного и растительного мира планеты весьма многообразно. Положительное влияние выражается в выведении новых пород домашних животных и сортов сельскохозяйственных растений и создании культурных биогеоценозов, а также в выведении штаммов полезных микроорганизмов и развитии микробиологической промышленности; сюда же относится развитие прудового рыбного хозяйства и сознательная акклиматизация различных организмов в новых условиях обитания.

К числу отрицательных влияний относится нерегулируемый промысел морских рыб, млекопитающих, беспозвоночных, водорослей; изменение химического состава вод, воздуха, почвы в итоге распыления отходов промышленности, транспорта и сельскохозяйственного производства. На воспроизводство животных и растений оказывают воздействие нерегулируемый обмен фауной и флорой в результате прорытия каналов, зарегулирования рек, усиления транспортных связей между различными населенными пунктами; сознательное истребление некоторых видов организмов, оказавшихся сорняками или вредителями сельскохозяйственных культур, а также возникновение принципиально новой среды обитания в растущих городах. По этим путям идет в большинстве случаев не вполне осознаваемое воздействие цивилизации на воспроизводство животных, растений, микроорганизмов.

Один из примеров наступления на лес по Бауеру и Вайничке (1971). Прежнее (А) и современное (Б) распределение леса в Саксонии: 1 - раннеисторически населенные территории; 2 - современные населенные территории; 3 - лес; 4 - болота

Искусственные биогеоценозы составляют достаточно емкую составную часть биосферы. Их развитие сопровождается наступлением на не вовлеченное в культуру живое население планеты. Наиболее отчетливо это обнаруживается в отношении лесных массивов - многокомпонентных биологических систем, отличающихся большой продуктивностью и высокой регуляторной способностью.

В настоящее время лесом покрыта примерно треть суши (без Антарктиды). В доисторические времена лесом было занято не менее 70% суши^*. Особенно пострадал лес в районах древней культуры. Оголение горных склонов Ливана началось 5000 лет тому назад, когда по приказу царя Соломона 80 000 египетских дровосеков вырубили для строительства дворца и храмов гигантские ливанские кедры. Густые леса Далмации начали интенсивно уничтожать при создании римского флота, а затем при строительстве Венеции.

^* (Л. Бауэр, X. Вайничке. Забота о ландшафте и охрана природы. М., "Прогресс", 1971, стр. 27.)

На большей части территории Китая и Индии леса были почти полностью вырублены уже в прошлом тысячелетии^*.

Сведение лесов прежде всего резко нарушает водный режим планеты. Мелеют и заиляются реки. Это приводит, в свою очередь, к уничтожению нерестилищ и сокращению численности рыб. Уменьшаются запасы грунтовых вод, создается недостаток влаги в почве. Талая вода и дождевые потоки смывают верхний почвенный слой. Ветер, не сдерживаемый лесной преградой, довершает дело, начатое водой. В результате возникает эрозия почвы. Древесина, ветви, кора, подстилка аккумулируют минеральные элементы питания растений. Сведение лесов ведет к вымыванию этих элементов из почвы и, следовательно, падению ее плодородия. С вырубкой лесов гибнут населяющие их птицы, звери, насекомые-энтомофаги. В результате беспрепятственно размножаются вредители сельскохозяйственных культур. Лес очищает воздух от ядовитых загрязнений, в частности, он задерживает радиоактивные осадки и препятствует их дальнейшему распространению. Вырубка лесов устраняет, таким образом, важный компонент самоочищения воздуха. Наконец, уничтожение лесов на склонах гор - существенная причина оврагообразования и селевых потоков.

Наступление на естественные биоценозы сопровождается истреблением диких животных. Начавшееся несколько веков тому назад, оно резко усилилось в период колониальных захватов новых земель. Процесс исчезновения диких животных идет все ускоряющимися темпами. К 1900 г. с лица Земли исчезло 65 видов млекопитающих и 140 видов птиц. Около 600 видов позвоночных животных сейчас находятся на грани полного истребления. Если не будут приняты надлежащие меры, в недалеком будущем исчезнут киты, австралийские сумчатые (в частности, разнообразные виды кенгуру), крокодилы, носороги, бегемоты, крупные хищники и другие обитатели девственной природы.

Отдельные виды животных исчезают не только в результате их непосредственного истребления человеком. Между естественными и искусственными биоценозами все время идет борьба за территорию, воду, пищу и т. д. Но человеческий труд оказывается фактором настолько мощным, что искусственные биоценозы, сами по себе малоустойчивые биологические системы, постепенно теснят биоценозы естественные.

Развитие морских, а затем и воздушных связей соединило между собой отдельные биогеографические области. Организмы обширных континентов, возникшие в сложных условиях борьбы за существование, начали вытеснять аборигенов малых континентов и океанических островов, не способных противостоять их давлению. Естественная географическая расчлененность биотического круговорота уменьшилась и продолжает уменьшаться^*.

^* (Ч. Элтон. Экология нашествия животных и растений. М., ИЛ, 1960.)

Чтобы воспрепятствовать утрате большого числа видов, обеднению генофонда биосферы, организуются национальные общества охраны природы, существует Международный союз охраны природы. В Париже в 1970 г. состоялась специальная международная конференция экспертов по научным основам рационального использования и охраны ресурсов биосферы. В ее работе приняли участие 238 делегатов из 63 стран - членов ЮНЕСКО и 88 представителей шести организаций ООН, семи других межправительственных организаций и трех фондов. Конференция приняла ряд важных решений, в частности решение об использовании и сохранении генетических ресурсов, об охране видов растений и животных, подвергающихся усиленному уничтожению и др.^*

^* (См.: Труды конференции "Использование и охрана природных ресурсов". М., "Прогресс", 1972.)

Охрана живого населения Земли требует нормализации отношений между биосферой и человеческим обществом, изживания их противопоставления друг другу.

Так как человеческое общество представляет собой часть биосферы, а техника - это качественно новый этап в ее развитии, то, будучи частью биосферы, человеческое общество должно в какой-то мере подчиняться ее законам.

Вместе с тем человеческое общество не тождественно биосфере - им управляют социальные законы, не свойственные другим частям биосферы. Но законы общественного развития не могут отменить законов, господствующих на низших ступенях развития биосферы. Представляя собой надстройку над ними, они действуют лишь до тех пор, пока не вступают в противоречие с законами биосферы. В противном случае биосфера может наложить "запрет" на человеческую деятельность, или, как говорил Энгельс, природа начинает "мстить" людям за неразумное к ней отношение.

В ходе эволюции жизни на Земле ясно обнаруживаются две основные тенденции: усиление воздействия живого на неорганическую природу путем выработки новых приспособлений и включение с помощью организмов-деструкторов (в основном микроорганизмов) каждого нового завоевания жизни в биотический круговорот. Взаимодействие этих тенденций обеспечило прогрессивное развитие жизни на нашей планете в течение сотен миллионов лет.

Для обеспечения неограниченного прогрессивного развития человеческого общества в отношениях с живой природой необходим творческий поиск нового, разумное планирование нововведений при неустанной заботе о сохранении биосферы. Техника, входя в состав биосферы, должна быть экологичной: ее непременным атрибутом становится моделирование закономерностей биотического круговорота.

Ноогенез и ноогеника

Эволюция органического мира прошла несколько крупных этапов. Первый из них - возникновение биосферы с ее биотическим круговоротом, второй - усложнение циклической структуры жизни в результате появления многоклеточных организмов. Эти два этапа, осуществлявшиеся под воздействием чисто биологических факторов, могут быть названы периодом биогенеза. Третий этап - возникновение человеческого общества. Разумная по своим намерениям деятельность людей в масштабе биосферы, как это было показано, далеко не всегда оказывается таковой. В ряде случаев она оказывается разрушительным фактором, ограничивающим возможности дальнейшего развития. Однако разумное, плановое начало, проявляющееся особенно ярко в нашей стране, уже берет верх над стихийным, наблюдается постепенное превращение биосферы в сферу разума - ноосферу^*. Совершается революционный переход от биогенеза, управляемого стихийными биологическими факторами, к эволюции, управляемой человеческим сознанием, то есть ноогенезу.

^* (См.: В. И. Вернадский. Несколько слов о ноосфере.- Успехи соврем. биологии, 1944, т. 18, вып. 2.)

Понятие ноосфера было первоначально введено в науку французским философом-бергсонианцем Э. Леруа (1927)^*. Ноосферой Леруа назвал оболочку Земли, включающую человеческое общество с его индустрией, языком и прочими видами разумной деятельности. Ноосфера идет на смену биосфере и должна заменить последнюю. Значительно большее развитие это понятие получило в книге "Феномен человека" П. Тейара де Шардэна (1940).

Высказав правильную идею о сознательной человеческой деятельности как преобразующем биосферу факторе, Леруа и Тейар де Шардэн дали ей идеалистическую трактовку. Ноосфера, по Тейару де Шардэну,- "...мыслящий пласт", который, зародившись в конце третичного периода, разворачивается с тех пор над миром растений и животных вне биосферы и над ней"^*. Это стихийный процесс кристаллизации некоей внутренней сути частиц материи, проявляющийся при их объединении. Оба французских автора, говоря о развитии жизни на Земле и о роли человеческого разума в этом процессе, упустили самое основное - сложные и противоречивые отношения биосферы и человеческого общества с его социальными конфликтами и особыми общественными законами развития, сквозь призму которых преломляется отношение человека к природе. Они не поняли, что преобразование биосферы в сферу разума - ноосферу - не может быть стихийным процессом, кристаллизацией каких-то изначальных зачатков мирового разума.

^* (П. Тейяр де Шарден. Феномен человека. М., "Прогресс", 1965, стр. 181.)

В противоположность Леруа и Тейару де Шардэну Вернадский развивал материалистическое представление о ноосфере, понимая под ноосферой не нечто внешнее по отношению к биосфере, а новый этап в ее развитии, этап разумного регулирования отношений человека и природы. "В таком виде,- справедливо отмечают М. И. Руткевич и С. С. Шварц,- учение о ноосфере... отвечает по своему содержанию духу диалектического материализма и существенно его обогащает"^*.

^* (М. И. Руткевич, С. С. Шварц. Философские проблемы управления биосферой.- Вопросы философии, 1971, № 10, 59.)

В непосредственной связи с революционными социальными преобразованиями, со сменой капиталистических отношений социалистическими возникает реальная возможность организации нового типа исследовательских учреждений, объединяющих представителей естественнонаучных теоретических дисциплин с работниками инженерно-технического, агрономического, медицинского и социологического профилей. Их основная задача - оценка достижений науки и техники не только с точки зрения их хозяйственного эффекта, но и как факторов, в той или иной степени, в том или ином направлении влияющих на взаимные отношения человеческого общества и природы. Если обычные научные учреждения ведут творческий поиск нового, задача научных учреждений указанного типа должна заключаться в том, чтобы рекомендовать научные достижения, открытия и изобретения к внедрению в народное хозяйство и медицину, следить за результатами их внедрения и организовывать исследования, направленные на ликвидацию вредных побочных результатов внедрения, если таковые обнаружатся. Эти учреждения должны представлять собой разумный человеческий эквивалент отбирающей функции биосферы, допускающий к развитию лишь такие новшества, которые не подрывают ее основу - круговорот органического вещества. Таким образом, критерием ценности нововведений должна стать не только их не посредственная полезность, но и совместимость с прогрессом жизни. В тактике человеческой деятельности должна непременно учитываться стратегия биосферы, создававшаяся в течение миллиардов лет.

Стадии развития биосферы (по М. М. Камшилову, 1974): 1 - в большом абиотическом круговороте веществ (А) возник биотический круговорот - биосфера (В); 2 - по мере развития жизни биосфера расширяется; 3 - в биосфере появилось человеческое общество (ч); 4 - человеческое общество стало поглощать вещество и энергию не только через биосферу, но и непосредственно из абиотической среды (Т); 5 - биосфера, превратившаяся в ноосферу (Н), стала развиваться под контролем разумной человеческой деятельности (ноогенез). Жизнь, развиваясь по пути ноогенеза, все полнее осваивает вещество, энергию и потенциал информации неживой природы, распространяясь за пределы Земли (пунктирные линии)

Науку управления взаимоотношение ми между человеческим обществом и природой можно назвать ноогеникой^*. Основная цель ноогеники - планирование настоящего во имя лучшего будущего. Ее главная задача - исправление нарушений в отношениях человека и природы и в самом человеке, вызванных прогрессом техники.

^* (М. М. Камшилов. Ноогенез.- Журн. общей биол., 1970, т. 31, № 1.)

Помимо охранных функций ноогеника обязана способствовать увеличению многообразия форм жизни путем создания новых видов растений, животных и микроорганизмов. Эти новые виды призваны не только служить источником пищи, кислорода, сырья для промышленности, но и помогать человеку, осуществляя буферные функции, бороться с вредными побочными результатами технического прогресса, способствовать еще более активному освоению неживой природы, сопровождать человека в космических полетах.

Таким образом, ноогеника в отличие от пропагандируемой некоторыми учеными глобальной экологии не ставит целью достижение какого-то постоянного равновесия между человеком и природой, которое в принципе не осуществимо. Ее задача - сознательное управление эволюцией биосферы, включающей человеческое общество как ведущую интегральную часть.

Для рационализации отношений человека и биосферы особенно много делается в СССР. Только за последние годы Верховным Советом СССР приняты такие важные законы, как "Основы земельного законодательства Союза ССР и союзных республик", "Основы законодательства Союза ССР и союзных республик о здравоохранении", "Основы водного законодательства Союза ССР и союзных республик". В союзных республиках приняты специальные законы об охране природы. Ряд важных постановлений партии и правительства направлен на предотвращение загрязнения Каспийского моря, озера Байкал, бассейнов рек Волги и Урала и т. п. Наконец, на IV сессии Верховного Совета СССР восьмого созыва (1972) было принято историческое постановление "О мерах по дальнейшему улучшению охраны природы и рациональному использованию природных ресурсов". Принимая это постановление, Верховный Совет СССР подчеркивал, что "достижения научно-технической революции и мощная база нашей индустрии позволяют в условиях социалистического хозяйствования разумно пользоваться всеми природными богатствами, успешно решать исторически важную задачу - нейтрализовать вредные для природы и человека побочные явления хозяйственной деятельности"^*. В докладе В. А. Кириллина^** на IV сессии Верховного Совета СССР приведены многочисленные примеры деятельности нашего социалистического государства, отвечающие требованиям ноогеники.

^* (Постановление Верховного Совета СССР "О мерах по дальнейшему улучшению охраны природы и рациональному использованию природных ресурсов".- Известия, № 222 (17150) от 21 сентября 1972 г.)

^** (В. А. Кириллин. О мерах по дальнейшему улучшению охраны природы и рациональному использованию природных ресурсов.- Известия, № 221 (17149) от 20 сентября 1972 г.)

Таким образом, проблема взаимных отношений человека и природы поставлена в нашей стране как важнейшая общегосударственная задача. Есть все основания верить, что надвигающийся кризис в отношениях биосферы и человеческого общества будет разрешен в плане развития гармонического единства человека и природы.