В. Корогодин - Информация как основа жизни

• Название: Информация как основа жизни
• Автор: В. Корогодин
• Издательство: ИЦ "Феникс"
• Жанр: Прочая справочная литература
• Год: 2000

КОРОГОДИН В. И., КОРОГОДИНА В. Л.

ИНФОРМАЦИЯ КАК ОСНОВА ЖИЗНИ

© Авторы. В. И. Корогодин и В. Л. Корогодина, 2000 г. © Оформление. ИЦ "Феникс", 2000 г.

Книга посвящена феномену жизни и информации как внутренне присущему свойству информационных систем.

Рассматриваются свойства информации и информационных систем. Выделяются главные свойства информационных систем – способность к "целенаправленным" действиям и расслоение на информационную" и "динамическую" подсистемы.

Рассматривается динамика информации от ранних этапов эволюции физических информационных систем до систем с биологической информацией – генетической, поведенческой и логической. Особое внимание уделяется динамике биологической информации в биосфере. Одной из проблем, затрагиваемой авторами, является взаимодействие ноосферы и техносферы, связанной с автогенезом информации.

Книга рассчитана на специалистов, а также на круг читателей, интересующихся теорией информации, эволюцией, биологией и взаимоотношениями биосферы и техносферы.

KOROGODIN V. I. & KOROGODINA V. L.

Information as the Foundation of Life. – Dubna: "Phoenix" Publishing Center, 2000. – 208 p.

The book analyzes the phenomenon of life and information as an inherent quality of information systems.

Properties of information and information systems are discussed. The main properties of information systems are pointed out: the ability to act "purposefully" and the division into an "informative" and "dynamic" subsystems.

The dynamics of information is analyzed, from the early stages of physical information system evolution to the systems with biological genetic, be-haviouristic and logical information. Special attention is attached to the dynamics of biological information in biosphere. One of the problems, connected with information autogenesis and discussed by the authors, is the interaction of noosphere and technosphere with biosphere.

The book is recommended to specialists and readers who are interested in the theory of information, evolution, biology and interaction of biosphere and technosphere.

---

Процесс такой технологизации биосферы развивается в ясно прослеживаемом направлении – в направлении уменьшения числа биологических звеньев в потоках вещества и энергии, обеспечивающих существование человека. В направлении все более непосредственного использования, с помощью технологических устройств, первичных источников того и другого, т. е. солнечной (и, возможно, ядерной) энергии и базовых неорганических источников атомов. Уже намечаются контуры замены биосферы техносферой, когда поддержание гомеостаза в биосфере – газового состава, температуры, круговорота воды, углерода и других атомов – будет выполняться технологическими аналогами зеленых растений, различных микроорганизмов и т. п.

Но ясно, что это – далеко еще не все. В ходе такого замещения пул атомов, вовлеченный в круговорот биосферы, может некоторое время оставаться постоянным, и дело будет ограничиваться только их перераспределением: из разветвленного потока в тысячи ручейков, поддерживающих жизнь тысяч различных организмов, все большее количество биогенного вещества будет сливаться (с помощью технологий) в единый поток, обеспечивающий существование все возрастающей биомассы человечества. Но тогда общий запас таких атомов положит последний верхний предел численности человека, последний барьер, который ему предстоит преодолеть.

Развитие технологий в этот период (если он когда-либо наступит) подготовит "последний прорыв" – непосредственное извлечение атомов из абиогенных источников и направление их потоков на поддержание и увеличение численности людей сверх всяких природных ограничений. Это будет завершение перехода человечества к полной автотрофности, т. е. начало предугаданной В. И. Вернадским [16] эры автотрофного человечества.

В автотрофном состоянии предел численности единой человеческой популяции будет задаваться лишь двумя факторами: достаточностью источников энергии и доступностью вещества, которое с помощью этой энергии можно трансформировать в формы, приемлемые для жизнеобеспечения людей. Можно думать, однако, что помимо этих, предвидимых лимитирующих факторов в этот период развития человечества все большее значение будет приобретать еще один, непредвидимый фактор – глобальные катастрофы. Но прежде чем приступить к анализу катастроф, рассмотрим еще раз основные информационные аспекты техногенеза.

Информационные аспекты техногенеза

Все технологические объекты, как уже говорилось, представляют собой операторы, используемые человеком для осуществления целенаправленных действий. Но каждое целенаправленное действие характеризуется не только вероятностью Р достижения некоторой цели Z, но и образованием побочных продуктов w (см. главу 2).

На примере развития биогеоценозов мы показали, что w служат основой формирования биологической иерархии и экологических сообществ – экосистем и биоценозов. Если бы побочных продуктов вообще не образовывалось, то ни экосистемы, ни сама биосфера не смогли бы возникнуть, не говоря уже о ярусной структуре феномена жизни.

Но совершенно другую роль в существовании биосферы играют побочные продукты w техногенного происхождения. Напомним, что техногенез с первых же шагов имел экспансивный, а не адаптивный характер. Это всегда было вторжением в уже сбалансированные ценозы – вторжением, вызывающим их нарушения и даже разрушения. По своим масштабам и скорости осуществления, по сравнению с другими процессами, разыгрывающимися в биосфере, эти вторжения были таковы, что практически исключали релаксацию: вместо восстановления исходного состояния вслед за прекращением таких вторжений начиналось формирование новых ценозов, с ярко выраженным техногенным отпечатком. Обратные связи начинали действовать (например, вытаптывание большими стадами северных оленей весенних пастбищ влекло за собой гибель части поголовья), но человек этому всегда противился. Урбанизация, мелиорация, химизация сельского хозяйства, гербициды, пестициды особенно, а затем – химические отходы предприятий, глобальное замусоривание неутилизируемыми биотой "побочными продуктами" (керамикой, стеклом, пластиком), – все эти неизбежные спутники техногенеза вызывают в биосфере все более ощутимые изменения. В то же время из недр Земли извлекается все в больших количествах "побочные продукты" прошлых жизней – нефть, уголь, руды биогенного происхождения и другие наследия биогенных процессов далеких веков, и в ходе техногенеза все это трансформируется в CО2 и другие неконтролируемые "отходы производства", накапливающиеся в атмосфере, гидросфере и в почве.

Но такое монотонное "засорение" биосферы – лишь одно из негативных последствий техногенеза. Оно ведет, как мы видели, к разрушению биологических компонентов биосферы, еще не замещенных технологическими аналогами. Другое последствие, по разрушительности, возможно, еще более значительное, – это периодически и случайно происходящие в техносфере катастрофы и вызываемые ими катастрофические изменения в окружающей среде. Посмотрим, как экологические последствия техногенных катастроф могут быть связаны с энергоемкостью технологий.

Энергоемкость технологий

Воспроизведения каждого живого объекта (бактериальной клетки, растения, животного) обеспечиваются должными направлениями потоков требующихся для этого вещества и энергии. Направленность этих потоков и избирательность по отношению к исходному материалу определяются генетической информацией, кодирующей данные объекты, а само движение – энергозатратами, восходящими для подавляющего большинства живых систем к единому источнику – Солнцу. Если по отношению к веществу можно говорить о круговороте, то по отношению к энергии – лишь о потоке, с постоянной диссипацией "отработанной" энергии в тепло. Воспроизводство каждого организма может быть охарактеризовано довольно константными значениями количества требуемого для этого вещества и величиной энергозатрат.

Количество вещества и энергии, потребляемое каждым индивидом от зачатия до смерти (клеткой – от деления до деления), можно выразить по отношению к массе данного объема (максимальной в его онтогенезе). Величина эта, постоянная для организмов одного и того же вида, не зависит от численности популяций, в которые он входит, и от продолжительности существования этого вида.

В человеческой же популяции такое постоянство относится только к потребляемым людьми продуктам питания. Однако расход всего вещества и всей энергии, приходящихся на одного человека, неуклонно возрастает с увеличением численности популяций. Сюда относятся расходы вещества и энергии на одежду, обогрев, места жительства, транспорт и связь, на изготовление и использование орудий труда, оружия, наконец, предметов развлечения, роскоши и пр. Это плата за техногенез, или, точнее, это и есть мера техногенеза, цена продолжающегося роста численности человеческой популяции. Это – расход на те техногенные компоненты человеческой экосистемы, которые постепенно заменяют собой его исходное биогенное окружение.

Общий расход вещества и энергии, приходящихся на воспроизведение одной человеческой жизни, можно выразить в энергоэквивалентах и отнести к энергоэквиваленту расхода на одно только питание. Так мы получим меру технологического обеспечения воспроизводства человеческих популяций. Этот показатель неуклонно возрастает с увеличением численности людей, что особенно ярко выражено в последние сотни лет и пока не имеет тенденции к стабилизации. Можно думать, что даже переход на полную автотрофность не положит предела возрастанию этой величины, которую можно рассматривать также как энергоэквивалент человеческой экспансии.

Рост технологических энергозатрат происходит как за счет роста численности отдельных технологических объектов, так и за счет роста энергоемкости объектов, все вновь и вновь вводимых в производственную практику; это - и экстенсивный, и интенсивный рост. Повышение энергоэквивалента человеческой жизни с увеличением численности человеческой популяции обусловливается обоими этими факторами, даже при стабилизации численности населения, как, например, в современной Европе. Стабилизация численности людей не положит предела этому процессу.

Как мы помним, w всегда больше нуля. Отсюда следует, что с общим ростом энергоэквивалента человеческой экспансии будет неизбежно возрастать (в расчете и на одного человека, и на все человечество) выход побочных продуктов техногенеза. Это –дополнительная цена, которой расплачивается природа за развитие порожденного ею человечества. Цена эта, как правило, имеет форму экологических катастроф.

Техногенез и экологические катастрофы

Экологические катастрофы, как природные, так и антропогенные, в аспекте их воздействия на биосферу в целом есть столь концентрированные в пространстве и во времени изменения ее статуса, что они (эти изменения) не могут быть компенсированы кондиционирующей активностью среды или корректирующей деятельностью человека. В этом аспекте все техногенные катастрофы можно подразделить на экологические и технологические (или, точнее, технические), причем последние, как правило, влекут за собой и экологические последствия.