Валентин Красилов - Метаэкология
У примитивных организмов стратегия выживания основана на росте численности, у высокоорганизованных — на поддержании популяционного равновесия. Для многих поколений людей прогрессивное общественное развитие прочно ассоциировалось с популяционным и экономическим ростом. Этому способствовало постоянное военное противостояние. Сейчас открывается возможность пересмотреть стратегию роста в пользу равновесия. Настоятельной необходимостью становится стабилизация численности. Если человечество хочет избежать регуляции «снизу» — истощением ресурсов, то необходима регуляция «изнутри» и, по возможности, не людоедскими методами.
Благая весть становится убедительнее, если засвидетельствовать ее четыре раза кряду. Параллелизм — это многократное свидетельство общности всех открытых систем, закономерной направленности их эволюции.
Системность
Дарвин предложил два тезиса для проверки своей теории — симуляция скачков неполнотой геологической летописи и несоответствие альтруистического поведения механизму естественного отбора. Теория не выдержала проверки. И скачки есть — чем полнее летопись, тем они очевиднее, и альтруизм в природе существует — на нем держатся биосоциальные системы, во времена Дарвина еще очень слабо изученные. Эти обстоятельства побудили некоторых эволюционистов полностью отвергнуть теорию Дарвина, предпочтя ей эволюцию без естественного отбора, на основе случайных генетических событий (так называемая недарвиновская теория) или в результате случайных космических событий (например, падения крупных небесных тел; в 80-х годах гипотеза катастрофического вымирания динозавров вследствие падения астероида получила широкую поддержку и еще сейчас имеет много сторонников, хотя интерес к ней постепенно падает) или, наконец, как проявление платонической любви, что движет миром без помощи гераклитовой вражды (среди пропонентов последней точки зрения выделялся известный революционер анархистского толка князь П. А. Кропоткин).
Более справедливая оценка теории Дарвина (не говоря уже о его величии как ученого, утвердившего эволюционный подход в биологии и смежных дисциплинах с последующим распространением на все естествознание), по-видимому, заключается в том, что она освещает один из аспектов эволюционного процесса, но не весь процесс в целом.
Оставшиеся открытыми и заброшенные вопросы показывают, что мы, вопреки стараниям адептов так называемой синтетической теории представить ее как всеобъемлющую модель, в которой осталось проработать лишь детали, пока не имеем удовлетворительной теории эволюции и, более того, у нас мало надежды получить ее, продвигаясь в заданном направлении. По-видимому, необходим иной подход к разработке действительно синтетической, т.е. системной модели.
Первые наброски системной (экосистемной) теории эволюции содержатся в моих книгах «Эволюция и биостратиграфия», «Нерешенные проблемы теории эволюции», «Меловой период» и др. По этой модели, эволюция протекает в открытых системах под воздействием геологических и космических процессов, дающих импульс развитию живых систем. Эволюционные импульсы распространяются от высших системных уровней к низшим: от биосферы к экосистемам, сообществам, популяциям, организмам, геномам; прослеживание причинно-следственных связей «сверху вниз», в отличие от традиционного взгляда «снизу вверх» (от генных мутаций к популяционным процессам и сообществам) позволяет построить каузальную модель, не уповая всякий раз на случайность.
Характер эволюции изменяется с течением времени, эволюционирует, значение тех или иных факторов падает, как это произошло с естественным отбором, или возрастает, как в случае индивидуального развития и роли индивида в историческом процессе. Естественный отбор традиционной теории рассматривается как суммарный результат отбора, протекающего параллельно на разных уровнях — индивидуальном и групповом, между элементами системы (генами, организмами, популяциями и т. д.) и между системами (видами, сообществами и т. д.). Многоуровневый отбор объясняет проявление альтруизма («выгоднее» сократить личный генетический вклад в последующее поколение с целью увеличения группового вклада всех носителей общих генов, островков любви в океане вражды; впрочем, без альтруизма не может быть системы). Направленность эволюции определяется системными свойствами, задающими цель и объясняющими как прогресс, так и регресс.
До недавнего времени представление о целенаправленности в природе относили к области мистики. Однако ситуация изменилась с развитием теории неравновесных процессов, которые в закрытых (изолированных) системах развиваются в соответствии с законом роста энтропии (вторым началом термодинамики), приближающим систему к равновесному состоянию. В открытых (живых) системах, согласно теореме И. Пригожина (L. Prigogine, «From being to becoming». San Francisco, Freeman, 1980), стационарное состояние соответствует минимальному производству энтропии.
Все термодинамические системы могут, таким образом, рассматриваться как телеологические, стремящиеся к определенному состоянию, которое и является целью их развития. Например, биотическое сообщество, проходя в своем развитии серию промежуточных стадий, стремится к климаксному состоянию, выступающему в качестве цели. Аналогично генетическая система имеет целью формирование организма, воспроизводящего родительские признаки и благодаря этому в свою очередь способного к успешному размножению в составе популяции. Это обстоятельство не было должным образом оценено позитивистской философией, выводящей телеологию за пределы научного познания. Термодинамика создавалась в те же годы, что и дарвиновская теория эволюции органического мира, но представление о телеологических системах в последней не нашло отражения.
В моих предыдущих работах общая направленность эволюции биосферы была интерпретирована, в соответствии с термодинамикой открытых систем, как процесс сокращения производства энтропии. Физический смысл производства энтропии в случае живых или содержащих живые компоненты систем заключается в отмирании живой материи в форме гибели организмов, омертвения тканей, опада, вымирания генетических линий и видов. Аналогично основные экосистемные параметры — биомасса, продуктивность, мортмасса, степень перекрытия трофических ниш (конкуренция), видовое разнообразие (показатель сложности структуры) могут быть соотнесены с термодинамическими параметрами и потенциалами — объемом, энтальпией, энтропией, внутренней энергией, свободной энергией.
Приложение общих законов развития систем к экосистемам позволяет лучше понять природу эволюционных процессов, их направленность и объяснить, почему эволюция не остановилась на уровне бактериальных сообществ, а продвинулась дальше по пути наращивания все новых структурных этажей вплоть до человеческой цивилизации. Системный подход проясняет ряд кардинальных эволюционных проблем, которые оказываются частными проявлениями системных свойств.
Организмы
Одно время считали, что живое и неживое существуют по несовместимым законам и, следовательно, имеют различное происхождение. Но биосфера — это в первую очередь система биогенного круговорота вещества во внешних оболочках Земли, развивавшаяся на основе абиогенного круговорота, в котором участвуют фотохимические реакции (например, фотолиз водяного пара в атмосфере). Возникновение жизни, таким образом, можно связать со стабилизацией системы первичного круговорота путем превращения фотохимических реакций разложения в реакции фотосинтеза, идущие с увеличением свободной энергии.
Органические пленки, полимеризующиеся на лаве при высоких температуре и давлении (были получены экспериментально) могли захватывать окрашенные соли металлов и использовать энергию фотохимических реакций для собственного воспроизведения. Самосохранение — основное свойство любой системы, от полимера до кабинета министров.
Говоря о происхождении жизни, мы чаще всего имеем в виду какие-то структуры. Но жизнь, по верному замечанию Л. Берталанфи (L. von Bertalanffy, Problems of Life. N.Y.: Harper, 1952), — это скорее процесс, чем структура, Это процесс сохранения высокоэнергетического состояния органической системы извлечением энергии из среды.
Органические вещества, попадавшие в океан, вероятно, накапливались в виде нефтеподобной пленки. Основываясь на модельных опытах, можно предположить, что при высокой температуре и под действием ультрафиолетовых лучей здесь возникали протеиноидные микросферы (вроде тех, которые получал американский исследователь С. Фоке, нагревая протеиноидную смесь), полинуклеотиды и многослойные мембраны. Считают, что первичной матрицей была РНК, так как ее удается синтезировать без участия специализированных энзиматических систем.
