Михаил Камшилов - Эволюция биосферы

• Название: Эволюция биосферы
• Автор: Михаил Камшилов
• Издательство: Наука
• Жанр: Экология
• Год: 1979

Книга доктора биологических наук М. М. Камшилова посвящена проблеме эволюции биосферы. В ней рассматриваются такие вопросы, как происхождение биосферы, ее организация, факторы и закономерности эволюции. Особое внимание уделено влиянию человека на атмосферу. Приведены обширные фактические данные по палеонтологии, биоценологии, генетике и молекулярной биологии.

---

Эволюционная теория, таким образом, вступает в четвертый период своего развития — в период сознательного руководства эволюцией жизни на нашей планете. Существенное отличие этого периода от предыдущих заключается в том, что основной объект исследования — уже не отдельные виды, а эволюция всей биосферы в целом. Предлагаемая вниманию читателей книга и представляет собой попытку рассмотреть некоторые особенности этого глобального процесса.

В целом эта книга представляет собой синтез дарвинизма и идей нашего крупнейшего естествоиспытателя В. И. Вернадского. Развитие рассматривается как последовательность интеграций рассеянной информации. Такое представление позволило с единой точки зрения охарактеризовать и возникновение атомов, и развитие биосферы, и весь ход ее эволюции. Это тоже своего рода интеграция рассеянной информации вокруг идей эволюции.

Жизнеспособность новых синтезов в природе определяется взаимодействием их результатов с окружением. О достоинствах и недостатках моей работы будете судить Вы, мой читатель! За все отклики, как положительные, так и отрицательные, буду искренне благодарен.

Первое издание «Эволюции биосферы» разошлось в течение нескольких дней, вызвав многочисленные отклики. Небольшой тираж (17 тыс.) не смог удовлетворить всех желающих приобрести книгу, возникла потребность в ее переиздании.

Второе издание, однако, не повторяет первое. Значительно большее внимание уделено абиотическому компоненту биосферы. Это нашло отражение в заново переработанных главах о факторах и закономерностях ее эволюции. Переработана и глава об эволюции, управляемой человеком, — ноогенезе. Становится все более очевидным, что ноогенез — не только способ преодоления экологического кризиса и, следовательно, предпосылка процветания человеческого общества, но и необходимое условие неограниченного временем существования биосферы. Лишь с помощью целенаправленной человеческой деятельности, обладающей предвидением, биосфера сможет преодолеть критические ситуации, неизбежные на пути длительного стихийного процесса ее развития. Ноогенез, таким образом, знаменует собой не только качественно новую вершину эволюции биосферы, он определяет и ее дальнейшую судьбу — «становление природы человеком»[7].

Подобный вывод накладывает на людей Земли огромную ответственность. С помощью человеческого разума Вселенная не только познает себя, но и приобретает способность — заменять стихийные силы развития целенаправленной деятельности, в какой-то мере сознательно творить свое будущее. Разрушить эту способность в пламени ядерной войны или в результате необратимых изменений среды жизни — значит уничтожить ценнейшее достижение эволюции материи — человеческий разум. Противостоять подобным разрушительным силам способно лишь общество, цель которого не погоня за прибылью, а повседневная забота о благе настоящего и будущих поколений людей, а следовательно, и о процветании среды жизни человечества — биосферы.

Глава 1. Космические и планетарные предпосылки эволюции жизни

Мы вынуждены допустить, что живая материя осуществлялась так же, как все остальные процессы, путем эволюции... процесс этот, вероятно, имел место и при переходе из неорганического мира в органический.

К. А. Тимирязев

От догмы самозарождения живого к научной теории возникновения жизни

В течение многих веков для большинства людей проблемы возникновения живого вообще не существовало. Даже известные ученые допускали возможность постоянного зарождения живых существ из неживого. Отец наук, греческий философ Аристотель, живший более чем за три столетия до нашей эры, не сомневался в самозарождении лягушек, мышей, не говоря уже о более мелких животных и растениях. В III в. н. э. философ-идеалист Плотин говорил о самозарождении живых существ из земли в процессе гниения.

В XVII в. голландский ученый Ян Баптист Ван-Гельмонт, известный своими количественными исследованиями питания растений, был и автором рецепта получения мышей из пшеницы и загрязненного потом белья. Английский философ Френсис Бэкон, основоположник экспериментальной науки, выступил в своем знаменитом труде «Новый органон» с резкой критикой Аристотеля и его последователей за отвлеченный характер мышления. В то же время он пишет о самозарождении мелких животных в гниющих субстратах. По его мнению, гниение — зачаток нового рождения. Идея самопроизвольного зарождения живого из неживого не вызывала возражений и у таких выдающихся мыслителей, как Г. Галилей, Р. Декарт, В. Гарвей, Г. Гегель, Ж. Б. Ламарк.

Перелом в представлениях начался лишь со второй половины XVII в., когда тосканский врач Франческо Реди в 1668 г. доказал, что белые черви, развивающиеся в гниющем мясе, представляют собой личинки мух. Сто лет спустя итальянец Лазаро Спалланцани и русский ученый Мартын Тереховский нанесли первый удар по представлениям о самозарождении микроскопических организмов. И лишь еще через 100 лет, в 1862 г., гениальный французский ученый Луи Пастер окончательно опроверг догму самопроизвольного зарождения, утвердив положение «все живое из живого».

Опыты Пастера, доказавшие невозможность самопроизвольного зарождения простейших организмов в современных условиях, привели к тому, что вопрос о возникновении жизни на Земле стал важной научной проблемой. Ученые, в какой-то мере пытавшиеся ответить на него, разделились на два лагеря. Представители одного лагеря развивали идею 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 лагеря, основываясь на некоторых фактических экспериментальных данных, пытались создать более или менее правдоподобные представления о возникновении живого из неживого. Наибольшей известностью пользовались гипотезы Ф. Аллена, Г. Осборна, Э. Пфлюгера. Несмотря на несомненную ценность подобных гипотез, все они имели один весьма существенный недостаток — возникновение живого из минеральных элементов трактовалось как внезапный случайный процесс.

Научная постановка проблемы возникновения жизни принадлежит Ф. Энгельсу. Жизнь, согласно Энгельсу, не возникла внезапно, а сформировалась в ходе эволюции материи. Эта же мысль выражена в известной статье К. А. Тимирязева «Из научной летописи 1912 года»[8]. Эволюционная идея была положена в основу теорий возникновения жизни, развитых известным советским: ученым академиком А. И. Опариным в 1924 г. и английским естествоиспытателем Дж. Холдейном в 1929 г. Все наши современные представления о происхождении жизни основываются на получивших всеобщее признание работах этих исследователей.

После работ Опарина, Холдейна и их многочисленных последователей стало очевидным, что возникновение жизни на Земле подготовлено длительным процессом эволюции материи — процессом, начало которого удалено от современности на многие миллиарды лет.

Далеко не все детали этого процесса выяснены. Многое будет в дальнейшем уточнено и, вероятно, изменено. Однако главное — представление о сложном многоступенчатом пути развития материи, предшествующем зарождению жизни на Земле, — несомненно, сохранится.

Образование химических элементов

Около 20 млрд. лет назад где-то в просторах Вселенной возникло большое водородное облако. В результате гравитации (сил тяготения) облако начало сжиматься. Гравитационная энергия стала переходить в тепловую, облако разогрелось и превратилось в звезду. После того как температура внутри звезды достигла миллионов градусов, начались ядерные реакции превращения водорода в гелий. Из четырех атомных ядер водорода образовалось одно атомное ядро гелия. Этот процесс сопровождался выделением энергии. В силу ограниченности запасов водорода его ядерные реакции постепенно приостанавливались, давление внутри звезды ослабевало, ничто уже не препятствовало силам гравитации, и звезда снова начала сжиматься.

Гравитационное сжатие вызвало новый подъем температуры. Началось превращение гелия: каждые три ядра гелия превращались в ядро углерода.

Гелий горит быстрее водорода, тепловое давление внутри звезды преодолело силы гравитации — звезда снова стала расширяться. На этом этапе она состояла из очень горячего и плотного ядра, в котором продолжалось горение гелия, и разреженного вещества — оболочки гигантских размеров, состоящей преимущественно из несгоревшего водорода. Астрономы называют такие звезды красными гигантами.

Ядерные процессы внутри звезды продолжались. Ядра гелия, объединяясь с ядрами углерода, образовывали ядра кислорода, а затем неона, магния, кремния, серы и т. д. Когда догорали остатки ядерного горючего, некоторые звезды утрачивали устойчивость и взрывались. Возникали так называемые сверхновые звезды.