Концепции биосферы и экологии

Институт  Экономики Управления и Права (г. Казань) 
 
 
 
 
 

Факультет менеджмента 
 
 
 
 
 
 

Концепции биосферы и экологии 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Исполнитель: студент  I курса,  гр. 571С                     Идиатуллин А.Ф.

Научный руководитель:                                       Кашапов Р.И. 
 

. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Набережные  Челны - 2007

Содержание: 

1. Биосфера.  Эволюция представлений о биосфере…………………………..… 3
2. Учение Вернадского о биосфере…….…………..…………….………………..12
3. Список используемой литературы………………………………………..….…21

1. Биосфера. Эволюция представлений о биосфере

     С тех пор как Ч. Дарвин и его  последователи объяснили происхождение и многообразие органического мира, в представлениях о развитии жизни на планете — эволюции — все казалось логичным и понятным. В нашем веке биология устремилась в глубь живой материи и, исследуя клетку, ее функции и механизмы, добыла там немалые "трофеи". Особенно важным было открытие мутагенеза — способности наследственного вещества изменяться и придавать организму новые свойства, полезные для его жизни или, напротив, — вредные, прекращающие развитие линии. Но несколько лет назад ученые, изучая микроструктуру органической материи, сделали поразительный вывод: возникновение и развитие жизни на нашей планете, если считать по Дарвину, потребовало бы много больше времени, нежели действительная история, охватывающая период от первых на Земле живых молекул до вершины природы — человека. И тут пришлось вспомнить основоположников палеонтологии — науки о развитии жизни на Земле: Жоржа Кювье (1769—1832) и Жоффруа Сент-Илера (1772-1844).

     Трудно  представить, что веселые кварталы парижского Монмартра, заполненные в наши дни туристами, уличными художниками,  торговцами  сувениров,   Монмартра,   породившего своеобразный стиль свободной жизни — «богему», еще сравнительно недавно, в 30-е годы прошлого века, были предместьем покрытым виноградниками.

     Среди них укрылась каменоломня дававшая строительный гипс, в котором нередко  обнаруживали окаменевшие кости  древних животных. И это привлекло сюда парижских ученых. Два имени — Кювье и Жоффруа прославились в истории науки.

     В 1812 г. Кювье опубликовал первые итоги  изучения своих находок под названием «Исследования об ископаемых костях». Ученый обратил внимание на то, что в земных слоях идет чередование: слои, богатые останками доисторических животных, сменяются горизонтами, бедными на эти находки. При этом Кювье обнаружил, что в каждом новом богатом костями слое останки принадлежат животным других разновидностей, а не тем, что найдены в предыдущем и последующем слоях, т. е. не тем, которые обитали на Земле раньше или позже, разумеется, в геологическом понимании времени.

     Следующая книга Кювье — «Рассуждения о  переворотах на поверхности Земного шара и об изменениях, какие они произвели в животном царстве». Само название уже говорит о точке зрения ученого. Кювье считал, что ископаемые формы — это либо прямые предки нынешних животных, в сущности от них не отличающиеся, но сумевшие пережить все природные перевороты, либо останки окончательно вымерших в результате этих переворотов форм, ничего общего с ныне живущими не имеющих. Кювье полагал также, что развитие четырех типов животных (по его классификации — позвоночных, членистых, мягкотелых, лучистых) происходило изолированно.

     Однако  отстаивая свои выводы, Кювье не смог уверенно показать, какие же силы вызывали на Земле столь грандиозные перевороты, что они были способны оборвать ту или иную линию развития жизни. Он только написал: «Какие-то силы раздробили, приподняли слои Земли и опрокинули их на тысячу ладов».

     Заметил чередование ископаемых останков и  Жоффруа. Но выводы о причинах этого, сделанные Кювье и Жоффруа, расходились настолько, что их многолетний спор привлек к себе внимание ученых всего мира. В Париже не раз в те годы проводились диспуты соперничающих ученых, за которыми следил весь образованный мир. Когда в 1830 г. к Гете пришел гость с возгласом: «Великое событие в Париже!..», Гете нетерпеливо прервал пришедшего: «Кто же одержал верх — Кювье или Жоффруа?». Гость же принес весть о революции в Париже, об уличных боях...

     Жоффруа считал, что гибель господствовавших в определенные периоды видов животных еще не означала повсеместной гибели жизни вообще. Некоторые виды, занимавшие ранее подчиненное место, выживали. Наделенные свойствами, помогавшими им противостоять силам природы, которые уничтожали большую часть животного мира, они получали простор для своего дальнейшего развития. В отличие от Кювье Жоффруа видел единство организации и развития животного мира.

     В одном лишь были едины Кювье и Жоффруа: какие-то грандиозные силы вмешивались в эволюцию жизни, и в результате этого вмешательства появлялись более совершенные формы животных. Казалось, эволюция время от времени подвергалась действию таинственного ускорителя. Впрочем, такую же роль может сыграть и тормоз.

     Представим  себе, что этот тормоз замедляет, или вовсе сбрасывает с «конвейера эволюции» какие-то виды, например, владевших миллионы лет землей динозавров, мешавших развитию других видов, а именно — млекопитающих, так возникает больше простора для развития видов более жизнестойких, «перспективных», с точки зрения природы.

     О действии некоего тормоза по существу говорит и палеонтология. Чередование богатых окаменелостями слоев с горизонтами, скудными на них (на что первыми обратили внимание Кювье и Жоффруа), сегодня есть истина, подтвержденная всей историей науки об ископаемых.

     Но  что же могло послужить ускорителем  или замедлителем эволюции? Мы не будем рассматривать вмешательство в дела развития природы ни инопланетян, ни провидения. Ограничимся известными науке естественными силами. Без сомнения, это были высокоэффективные, мощные воздействия, способные, например, в короткий срок уничтожить могучее и многочисленное стадо динозавров, насчитывающее несколько сот видов — среди них были малютки весом в единицы килограммов и гиганты — в десятки тонн. Динозавры господствовали на суше, в воде и воздухе.

     В последние годы все новые гипотезы пополняют арсенал природных сил, способных повлиять на ход эволюции. Пожалуй, первое место среди них принадлежит метеоритной гипотезе. Три исследователя — бельгиец Жан-Георг Казье и американские геохимики Ф. Клейс и С. Марголис недавно опубликовали гипотезу, которая, на их взгляд, пересматривает ход эволюции. В ее основу положен более полный учет влияния космических сил на жизнь, развивавшуюся на Земле.

     Начнем  с того, что жизнь зародилась в  океане. Растения первыми переместились  на сушу, по прошествии долгого времени за ними потянулись амфибии, а затем сушу захватили животные, получающие кислород из воздуха. Но еще на уровне амфибий произошло расслоение животного мира. Одни дали направление развитию ящеров и иных пресмыкающихся, других — их назвали териодонтами, или зверообразными, — можно рассматривать как группу, связывающую нынешних млекопитающих с этими древнейшими наземными позвоночными.

     Еще в давние времена (до эры динозавров) высшие териодонты — терапсиды — приобрели многие черты строения и физиологические особенности, характерные для млекопитающих: лактация, способ дыхания и питания, обоняние... Но вдруг терапсиды исчезают.

     В геологических слоях более поздних, чем триасовый период, палеонтологи не находят останков терапсид. У  филогенетического древа оказались  обломанными крупные ветви. Однако какие-то ветви терапсид, видимо, ставшие предками млекопитающих, выжили, ускользнув от уничтожающего удара природы. Но тем не менее палеонтологи несравненно чаще встречают в поздних слоях обширные кладбища динозавров.

     Эти пресмыкающиеся, если судить по раскопкам, владели планетой примерно 150 млн. лет. Однако эра динозавров неожиданно заканчивается 64,5 млн. лет назад. Ученые разных наук небывало дружно задались вопросом: почему так стремительно исчезло с лица Земли обширное сообщество динозавров? Было выдвинуто множество гипотез. Вот основные из них. Повышенная активность вулканов: газы и выброшенный пепел пеленой затянули небо и ослабили солнечную радиацию — динозавры не вынесли похолодания. Вспышка близкой к Земле сверхновой звезды — и животные не выдержали облучения.

     Некоторые ученые, изучающие эволюцию биосферы, придерживаются такой точки зрения: Земля — дитя Космоса — находится в окружении космических сил, многие из которых время от времени кардинально влияют на развитие земной жизни (рис. 1).

Рис.1. Космическое  воздействие на биосферу

     Примечательно, что два величайших в истории  Земли вымирания живого не совпадают по времени с крупными метеоритными ударами, хотя в одном из случаев речь идет о гибели 90% всех видов.

     Возражением против того, что лишь космические  факторы ответственны за формирование жизни на Земле, служит следующее наблюдение. В позднем девоне отмечена массовая гибель морских животных, но в то же время на суше ничего подобного в тот период не наблюдалось.

     Может быть, сходный удар биосфера суши получила в конце девона, когда доминировать стали лиственные растения. Так называемый листьевой индекс появившейся наземной растительности увеличил эффективность поглощения солнечной энергии в сотни раз — в смысле производства зеленой массы. Травоядные получили изобилие корма, безмерно размножились, все съели, тогда пищи стало не хватать, и масса животных погибла от голода.

     Сходную ситуацию пережили и наши предки. Когда  первобытным людям охота в изобилии приносила мясо разнообразных животных, включая мамонтов, обилие пищи сделало племена многолюдными, и вскоре им уже не на кого стало охотиться. Страшный голод опустошил тогда землю, выжили лишь те, кто начал обрабатывать землю, приручать животных. По мнению другой группы ученых, биосфера в целом подвергалась крупным воздействиям и сопровождалась катастрофическими вымираниями. Катастрофы в биосфере зарождались в ней самой, т. е. имели земное происхождение.

     К сожалению, все это лишь гипотезы. Прямых доказательств вмешательства в земные дела космических воздействий у нас нет, как и нет убедительных фактов влияния внутрипланетарных сил на ход эволюции.

     В этом смысле современные ученые не так далеко ушли от Жоржа Кювье, первым сказавшего о вмешательстве катастроф в историю жизни на Земле. Многие десятилетия эти его выводы отрицались наукой, как, впрочем, отрицаем мы и сейчас его представления о многократных возникновениях животного мира, ничего общего с предшественниками не имеющего. Что делать? Видимо, последовать совету того же Гете:

     Не  надо застывать в сомнении, оно, напротив, должно двигать дух к дальнейшему исследованию и испытанию, и, если они проходят на более совершенной и широкой базе, — истина одержит победу. 
 
 
 
 
 
 
 
 

2. Учение  Вернадского о биосфере

     С позиций самоорганизации в развитии открытых неравновесных систем выделяется плавный  (эволюционный) этап,  на протяжении которого  не  происходит серьезных качественных изменений. Но в процессе его протекания возникают и накапливаются противоречия, в конечном счете приводящие систему в крайне неустойчивое состояние. Долго пребывать в таком состоянии система не может. Так, появление человека в биосфере стало началом новой эры. На ранних стадиях развития цивилизации воздействие человека на биосферу было практически незаметным. Этот период и был началом эволюционного развития биосферы в условиях новой эры. Но постепенно человек своей деятельностью начал видоизменять флору и фауну планеты, изменять облик ее поверхности, иначе говоря, начал перестраивать биосферу.

     Интенсивность воздействия на биосферу сельскохозяйственной, а затем и промышленной деятельности людей особенно быстро нарастала в последние две сотни лет и достигла такого уровня, когда биосфера больше не могла сохраняться в своем прежнем состоянии. Назрел кризис системы, о чем и предупреждали человечество в 30-е годы В.И. Вернадский и другие ученые. Предполагается, что из кризисного состояния самоорганизующаяся система выходит скачком, меняя свою структуру и облик так, чтобы на новом уровне организации достичь устойчивого состояния. Обычно существует несколько возможных для перехода системы устойчивых точек бифуркации, и в условиях крайней неустойчивости развиваются флуктуации. Одна из таких флуктуации может подтолкнуть систему на конкретный путь перехода в новое состояние. Это будет случайный акт, оцениваемый из вероятностных представлений. Но после того как переход произошел, назад возврата нет, система начинает новый эволюционный этап, определяемый стартовыми условиями совершившегося перехода.

     Итак, биосфера и человечество как ее составная часть вступили в кризисный период своего развития. Кризис усугубляется многими неблагоприятными факторами. Так, впервые в своей Истории человечество стало обладателем мощнейших источников энергии и токсичности — теперь за считанные минуты может быть уничтожено все живое на Земле. Лишь по счастливой случайности осознание безумия использования подобных источников в традиционных способах решения межгосударственных конфликтов — в войнах — появилось раньше, чем дело дошло до самоуничтожения.

     Но  за угрозой ядерного, радиационного или токсического уничтожения биосферы вырисовывается другая, не менее страшная угроза, называемая экологической катастрофой. В ее основе — стихийная деятельность людей, сопровождающаяся загрязнением среды обитания, нарушением теплового баланса Земли и развитием так называемого парникового эффекта. В ближайшей перспективе назревает истощение жизненно важных для человеческой цивилизации сырьевых источников планеты. К этому добавляются демографический взрыв — очень быстрый рост численности людей с тяжелыми для биосферы последствиями, а также другие неприятности, о которых так много пишут.

     Выход из надвигающегося экологического кризиса  многие видят в радикальном изменении сознания людей, их нравственности, в отказе от взгляда на природу как объект бездушной эксплуатации ее человеком. Активность стихийной деятельности человека во многом зависит от этических норм его поведения. По мнению митрополита Волоколамского и Юрьевского Питирима, «этические нормы поведения человека определяют как бытие, так и взаимодействие с окружающей средой. Земля отвечает не просто неурожайностью почвы или изменением климата на нарушение нравственного ведения хозяйства, но и способна, накапливая отрицательное воздействие, выражать тектоническими изменениями свою реакцию на поступки человека».

       В.И. Вернадский, как и ряд других крупных ученых, был оптимистом,  верившим,  что любые  неприятности человечество преодолеет с честью и продолжит свое исторически предопределенное движение вперед. Но среди возможных устойчивых состояний, в которые биосфера как система сможет перейти в процессе самоорганизации, есть и такие, которые исключают жизнь на Земле или исключают существование на ней человеческой цивилизации. А так как механизм перехода управляется случайными факторами, то вероятность таких неблагоприятных для человека вариантов достаточно высока. Например, по случайным причинам или преднамеренно может произойти самоуничтожение человечества в ядерном конфликте. Или к тем же результатам приведет неспособность справиться с экологической катастрофой. Благоприятным выходом из состояния скачка станет образование ноосферы. Является ли в действительности переходный процесс в точке бифуркации независящим от воли человека, чисто случайным явлением?

     Оказывается, присутствие в системе разума меняет ситуацию. Предотвратить переходный процесс в биосфере человек не в силах, но есть возможность свести к минимуму или совсем убрать те неблагоприятные флуктуации, которые и подталкивают неустойчивую систему к нежелательным для человека вариантам перехода. Например, запрещение и полное уничтожение ядерного и химического оружия (точнее, любого оружия массового уничтожения) устраняет флуктуацию, способную вызвать уничтожение биосферы в конфликте. Еще лучше, если будут достигнуты договоренности о значительном сокращении, а затем и полном уничтожении обычных видов вооружений. Тогда высвободятся огромные материальные, интеллектуальные и финансовые ресурсы, которые можно направить на предотвращение экологической катастрофы.

     Значительно труднее решить экологическую проблему. Человечество не может (и не должно) отказаться от той цивилизации, которая создана на сегодняшний день и которая не только порождает благополучие и комфортные условия существования современным людям, но также создает неблагоприятные флуктуации, способные подтолкнуть биосферу на переход, исключающий возможность существования в ней человека.

     Такие флуктуации пока еще до конца не выявлены, что усложняет определение способов их подавления. Однако совершенно ясно, что экологические проблемы возможно решать только совместными усилиями всех стран, всех народов, всех людей. Нет сомнений, что понадобятся такие ограничительные меры, как снижение потребления энергии, организация более экономного ведения промышленного производства, сокращение добычи и расходования важнейших полезных ископаемых.

     Необходимо  изменить отношение к животному и растительному миру планеты, осознать демографические проблемы и сделать многое другое. Успешное решение всей совокупности возникших экологических и иных переходных проблем невозможно без научного предвидения результатов любой природопреобразующей и социальной деятельности людей, а также без создания налаженной системы управления и контроля при проведении в жизнь разрабатываемых мероприятий.

     В свете сказанного государственная  и национальная разобщенность людей создает существенно неблагоприятную флуктуацию для переходного процесса. Ее подавление представляется очень сложной задачей, и события наших дней подтверждают это. Происходящий на наших глазах распад многонациональных государств, кровопролитные межнациональные конфликты в еще совсем недавно мирных уголках планеты, необъяснимые вспышки ненависти, агрессивности, жестокости — все это дает повод говорить о господстве тенденции, противоположной той, какую требует переход биосферы в ноосферу.

     Те  силы, которые используют национальные предрассудки в своих корыстных интересах, сознательно разжигают рознь между людьми, совершают в современной кризисной ситуации тяжкое преступление в отношении  не только своего народа, но и всего человечества.

     Можно сказать, что в ситуации переходного  скачка человечество держит экзамен на разумность. Кто-то из современных философов сказал, что человек — это эволюция, осознающая сама себя.

     Осознание предполагает выявление закономерностей  эволюционного процесса и на основе полученного знания обеспечение последующего движения процесса развития системы в нужном для природы направлении, т. е. к достижению следующих по сложности уровней самоорганизации материи. С подобной задачей способен справиться не всякий разум.

     И если в одной из локальных точек Вселенной возник разум, не способный в своем развитии достичь необходимого уровня для решения задачи осознания эволюции, он автоматически будет удален со сцены либо в результате самоуничтожения, либо из-за неспособности справиться с им же создаваемыми экологическими проблемами. В огромной Вселенной, по-видимому, найдутся другие локальные центры возникновения жизни и разума, где критический рубеж окажется преодоленным.

     Хотелось  бы вместе с В.И. Вернадским и другими учеными-оптимистами верить, что непростой эволюционный путь биосферы пройден ею не напрасно и венчающий этот путь человек разумный подтвердит справедливость второй части своего имени.

     Какой представляется будущность биосферы, если произойдет благоприятный для человечества переход ее в ноосферу? Не подвергаясь риску быть обвиненным в утопизме или в переходе на жанр научной фантастики, можно высказать следующие, не отличающиеся полнотой, прогнозы.

     Ключевым  фактором в условиях нарождающейся ноосферы станет вопрос об организации научного управления деятельностью всего человечества и отдельных его частей в новых условиях. А особенность новых условий состоит в том, что недопустима стихийная природопреобразующая деятельность.

     Любой проект должен приниматься к исполнению лишь после того, как будут определены ближайшие и отдаленные его последствия. Система научного управления неизбежно охватит всю планету. Она будет опираться на познанные законы развития биосферы и в том числе сообщества людей. Управленческие действия будут проводиться в соответствии с познанными законами, не противореча основной линии развития системы.

     Осуществление научного управления потребует умения предвидеть результаты предполагаемых действий и обладания средствами управляющего воздействия на исполнительную систему при непременном контроле протекания процесса. Сегодня человечество еще не готово осуществить выполнение подобных задач в общепланетном масштабе. Но предпосылки для этого начинают возникать.

     Предвидение предполагает знание алгоритма поведения  системы при действии на нее управляющих и возмущающих факторов. Для сравнительно простых систем, обладающих линейным откликом на возмущающие воздействия, получить такой алгоритм не представляет труда.

     Хуже  обстоит дело с системами, состояние которых определяется большим числом независимых параметров и параметров со сложным характером взаимосвязей. И совсем плохо приходится в случае, когда поведение сложной системы нелинейно, описывается функциями с разрывами. А биосфера и ее подсистемы принадлежат именно к системам такого типа. Подобные управленческие задачи пока не решаются. Но поиски путей к этому активно ведутся.

     Что же касается управленческих средств, то здесь вселяют надежды ведущееся в наши дни формирование базы вычислительных и моделирующих устройств, организация все более разветвленной сети сбора, переработки и анализа информации, разработка автоматизированных систем принятия на основе поступающей информации необходимых управленческих решений, систем контроля за их исполнением. Но это пока только первые, подготовительные шаги. Основная целенаправленная работа впереди.

     Скорее  всего на первых порах задача научного управления будет состоять в предотвращении разрушения биосферы на стадии ее перехода в ноосферу, в борьбе с экологической катастрофой. Это станет возможным лишь при условии глобального охвата основных сфер человеческой деятельности системами предвидения, управления и контроля. На этой основе человечество обеспечит вступление в ноосферу, если, конечно, предварительно удастся подавить неблагоприятные флуктуации.

     Вряд  ли грядущая новая эра станет утопическим  раем для человечества. На новом этапе эволюции неизбежно возникнут новые проблемы, противоречия нового уровня, которые рано или поздно приведут систему к следующему критическому состоянию, в новую точку бифуркации.

     Не  исключено, что источником новых противоречий станут взаимоотношения человека с Космосом, сначала с ближним, а затем и с дальним. Развитие человечества в этом направлении предсказал еще в начале нынешнего века провидец космической эры — Константин Эдуардович Циолковский (1857—1935), учитель физики и математики, ученый и изобретатель. 
 
 
 
 
 
 
 
 

      Список  используемой литературы: 

1. Информатика для юристов и экономистов / Симонович  С.В. и др. – СПб.: Питер, 2003. – 688 С.: ил.
2. Карпенков С.Х. Концепции современного естествознания: Учебник для вузов. – М.: Культура и спорт, ЮНИТИ, 1997г. – 520 С.
3. www.yandex.ru