Лекция № 1. ВВЕДЕНИЕ В ЭКОЛОГИЮ 4 страница

Гипотеза Гамова экспериментально подтверждена в 1961 го­ду американскими биохимиками М. Ниренбергом и Дж. Маттеи. Самое поразительное то, что во всех без исключения организмах, начиная от простейших сине-зеленых водорослей и до человека, используется одинаковый генетический код: сочетание трех нук­леотидов из четырех.

Как же реализуется программа, записанная в ДНК? Ре­шающая роль в этом принадлежит РНК. Синтез белков происхо­дит в особых областях клетки, называемых рибосомами. Генети­ческая программа переписывается с молекулы ДНК на молекулу РНК. В строгой последовательности выбирается молекула соот­ветствующей аминокислоты, которая транспортируется транспортной РНК к строящейся молекуле белка. Вот такова упро­щенная схема.

Генетическая программа передается по наследству и может меняться под воздействием внешних факторов. Эти изменения называются мутациями. Выживают те организмы, у которых му­тации оказались необходимыми в его борьбе за существование.

Из вышесказанного очевидно, что без применения результа­тов и идей генетики нельзя решить вопрос о понятии «живое ве­щество».

Кроме того, выдающийся русский ученый математик А.Н. Колмогоров подчеркивал, что понятие «жизнь» отождеств­ляется с воплощением ее в конкретных условиях нашей планеты. В просторах космоса возможны иные проявления жизни.

Интересны работы русского кибернетика А.А. Ляпунова в определении понятия «жизнь». При изучении процессов жизне­деятельности организмов он исходил из представлений киберне­тики — науки об управляющих процессах и системах. Он харак­теризует жизнь, как высокоустойчивое состояние вещества, ис­пользующее для обеспечения сохраняющих реакций информацию, кодируемую состоянием отдельных молекул. Но возможно ли устойчивое поддержание существования живого ве­щества при одном вышеупомянутом условии? Живое вещество состоит из отдельных структурных единичных организмов. Рас­членение живой материи на клетки, органы, организмы, популя­ции, виды и т.д. соответствует иерархии, существующей в управ­ляемых системах. Каждая структурная единица живой материи управляется своей собственной системой управления, но вместе с тем подчиняется управляющей системе более высокого иерархи­ческого уровня.

Высокая устойчивость существования живого вещества воз­можна лишь при условии появления новых организмов, сохра­няющих основные признаки вида и приходящих на смену ста­рым, т.е. при условии размножения. Каждый возникающий но­вый организм должен иметь программу развития и поддержания существования, а также управляющую систему, которая бы реализовывала эту программу, т.е. размножение живых организмов должно сопровождаться передачей от родителей к потомству на­следственной информации.

Таким образом, живое вещество — это сложный молеку­лярный агрегат (организм), содержащий управляющую систему жизнеобеспечения с механизмом передачи наследственной ин­формации, обеспечивающей сохраняющие реакции у потомков.

Из кибернетики и других наук известно, что передача лю­бой информации сопряжена с наличием помех, искажающих ее. Имеют место искажения и при передаче наследственной информации, например, под воздействием радиоактивного излучения. Биологи эти искажения называют мутациями. Тем самым благо­даря неизбежным помехам при передаче наследственной инфор­мации живые организмы способны к мутациям, а, следовательно, к эволюции.

Как нее появились живые организмы, имеющие устойчивые программные управляющие системы?

По современным данным возраст Вселенной около 15 млрд. лет, Земли — 4,5-4,6 млрд. лет. Исследования геологов и геохи­миков показывают, что уже 3,5 млрд. лет назад атмосфера Земли была довольно богата кислородом. Очевидно, что жизнь возникла еще раньше, т.к. кислород появился в результате жизнедеятель­ности растений.

Вернемся к началу образования Земли. Согласно современ­ным космогоническим гипотезам планеты образуются из газопы­левых субстанций, химический состав которых аналогичен хими­ческому составу звезд. Первоначальная атмосфера планет состоя­ла в основном из простейших соединений водорода, кислорода, азота и углерода. Кроме того, атмосфера была богата гелием и неоном.

К настоящему времени накоплен достаточный эксперимен­тальный материал, как упомянутые выше простейшие молекулы превращаются в сложные соединения, являющиеся исходным строительным материалом для клетки.

Опытами американских ученых Г. Юри и С. Миллера впер­вые в 1953 г. доказано, что при прохождении электрических раз­рядов через смесь метана СН₄, молекулярного водорода Н₂, ам­миака NH₃ и паров воды (первичная атмосфера Земли) возникают аминокислоты. Также экспериментально доказано, что образова­ние аминокислот может происходить в упомянутой выше смеси под воздействием ультрафиолетового излучения, радиоактивного распада изотопа калия ⁴⁰К, извержения вулканов.

Наиболее существенным достижением в области пребиологической химии можно считать абиогенный синтез нуклеотидов и полинуклеотидов, осуществленный впервые Шраммом. Нуклеотиды располагались в цепи случайно, распознать какой-либо код не удалось.

Многочисленные эксперименты по абиогенному синтезу подтвердили, что в условиях примитивной Земли могли возни­кать биологически активные соединения небиологическим путем.

Также было установлено, что под воздействием длинновол­нового солнечного излучения сложные молекулы разрушаются. Поскольку поток энергии в области длинноволнового излучения больше, чем в области ультрафиолетового, то можно предполо­жить, что накопления органических соединений происходить не будет.

Русский ученый Л.М. Мухин выдвинул идею «локального» возникновения жизни на Земле в области подводных вулканов. Действующий вулкан рассматривался им не только как источник энергии, но и как источник простых соединений (СО, Н₂О, СО₂, NH₃ и СН₄ и др.). Экспериментально это предположение пока не подтверждено.

Интересную идею о зарождении жизни в иле небольших ла­гун выдвинул физик Дж. Бернал. В таких условиях частицы ила служат своеобразными катализаторами, что ускоряет процесс по­лимеризации молекул- Это положение подтверждено эксперимен­тально.

Кроме того, экспериментально установлено, что при опреде­ленных условиях происходит слияние молекул в молекулярные агрегаты, насчитывающие миллионы молекул. Такие образования называют коацерватными каплями. В лабораторных условиях было установлено, что эти капли обладают свойством улавливать и впитывать в свою структуру некоторые вещества из окружаю­щего их низкомолекулярного раствора. Академик А.И. Опарин в этом усматривал зачаточные формы обмена веществ — важней­шего, по его мнению, атрибута жизни.

Как уже отмечалось, основным свойством любого живого организма является не обмен веществ, а наличие программы, пе­редающей по наследству все существенные признаки данной осо­би. Ничего подобного у коацерватных капель нет. Поэтому гипо­теза Опарина не может служить объяснением возникновения жизни на Земле.

В последние годы все больше подтверждений находят идеи В. И. Вернадского о возможности космического происхождения живого вещества. В начале 1998 г. американские и российские ученые заявили, что во Вселенной обнаружена жизнь. Этот вывод сделан на основе излучения углеродных метеоритов. С помощью новейших средств в метеоритных породах обнаружены ископае­мые микроорганизмы и грибы, схожие с земными формами. Ра­диоизотопный анализ метеоритов показал, что их возраст дости­гает 6 млрд лет, т.е. они старше Земли. Это означает, что жизнь на Земле не уникальна и могла быть занесена на нее из Вселен­ной.

Академик Н. Н. Моисеев в 1994 г. высказал идею о том, что картину мироздания можно представить как эволюцию единой системы — Вселенной — от начального взрыва до появления жи­вого вещества, разума и, в конце концов, общества.

В современном понимании идеи академиков В.И. Вернад­ского и Н.Н. Моисеева можно сформулировать следующим обра­зом: жизнь, разум, общество — это этапы эволюции материи, возможность, присущая континууму «пространство — время».

Есть еще одна тайна, которую до сих пор наука не раскры­ла. Она заключается в том, что все белковые соединения всех живых организмов имеют «левую асимметрию». Дело в том, что многие органические соединения существуют в двух формах, отличающихся противоположной ориентацией отдель­ных группировок атомов, т.е. некоторая группировка атомов в одной молекуле является зеркальным отражением такой же группировки в другой. Если синтез такого соединения происходит в лабораторных условиях, то «правые» и «левые» молекулы присутствуют примерно в одинаковом количестве, т.к. этот процесс случайный и вероятность синтеза «правых» и «левых» молекул одинакова и равна 50%. В настоящее время не ясно, почему в живых организмах молекулы имеют только левую асимметрию.

Следует обратить внимание еще на одно обстоятельство. Как уже отмечалось, белки почти всех организмов состоят из 20 амино­кислот, хотя известно более 100. У некото­рых низших организ­мов используются дру­гие аминокислоты, но и ДНК этих организ­мов отличаются от обычных. Эта тайна тоже пока не рас­крыта.

Итак, централь­ная проблема возник­новения жизни на Земле — объяснение качественного скачка от неживой материи к живой — очень да­лека от ясности. Один из основоположников современной моле­кулярной биологии Ф. Крик сказал: «Мы не видим пути от пер­вичного бульона до естественного отбора. Можно прийти к выво­ду, что происхождение жизни — чудо, но это свидетельствует только о нашем незнании».

Следует отметить, что Ч. Дарвин в заключение своей книги «Происхождение видов» писал: «Есть величие в этом воззрении на жизнь с ее различными силами, изначально вложенными Творцом в значительное число форм или только одну».

Признавая возможность существования разумной жизни во Вселенной, следует также признать и различный уровень развития иных цивилизаций, и соответственно различные их научные достижения, в т.ч., в области генетики. Достижения современных ученых-генетиков, особенно в области клонирования живых ор­ганизмов, невольно наводят на мысль о возможности создания различных организмов более высокоразвитыми внеземными ци­вилизациями. Видимо, кое-кому эти мысли покажутся спорными. Но, как известно, в споре рождается истина.

Как уже отмечалось, примерный возраст Земли — 4,5-4,6 млрд. лет. По современным данным, первые организмы, преобразующие атмосферу на основе фотосинтеза, возникли 3,5-3,8 млрд. лет назад. Тогда же появились первые организмы, состоящие из клетки с ядром. Первые многоклеточные (без ске­лета) возникли 1 млрд. лет назад, первые организмы со скеле­том — 600 млн. лет назад. Выход живых организмов из воды на сушу произошел 400 млн. лет назад. Первые млекопитающие возникли 65 млн. лет, а обезьяны — 35 млн. лет назад. Австра­лопитеки появились 3,5 млн. лет, кроманьонский человек — 40 тыс. лет назад.

Первые организмы были одноклеточные, лишенные ядер бактерии и сине-зеленые водоросли. С возникновением организ­мов, содержащих клетки с ядрами, начинается процесс преобра­зования наружной оболочки Земли. Благодаря фотосинтезу в клетках растений, в основном, начинается преобразование атмо­сферы — извлечение из нее углекислого газа и накопление сво­бодного кислорода.

Примерно 3 млрд. лет жизнь развивалась только в воде, за­тем начался выход ее на сушу и преобразование. Бурное развитие жизни началось с колонизации суши (всего 500 млн. лет назад). К этому времени в морях жили довольно высокоорганизованные животные (трилобиты) — предки нынешних членистоногих. Их насчитывалось более тысячи видов. Кроме трилобитов, которые к настоящему времени полностью вымерли, в морях жили иглоко­жие моллюски и плеченогие. Также было много разнообразных водорослей.

Почти за 100 млн. лет растения покоряют сушу. Видимо, выход растений на сушу начался с мелководных лагун, где на прибрежной кромке появились пленки водорослей, которые при­боем выбрасывало на сушу.

Затем на сушу выходят первые животные. Происходит дальнейшее преобразование и развитие животного и растительно­го мира. Примерно 280 млн. лет назад появляются первые рептилии, которые царствуют более 200 млн. лет и достигают небыва­лых форм.

Как уже отмечалось, примерно 65 млн. лет назад появляют­ся первые млекопитающие, строение земной поверхности при­ближается к современному. По оценкам ученых, примерно 15 млн. лет назад появляется отдаленный предок человека — рамапитек. Расчеты скорости изменений в генной структуре показы­вают, что человек появился где-то 2,7 млн. лет назад.

За время эволюции жизни на Земле, по оценкам палеонто­логов, существовало около 500 млн. видов живых организмов. В настоящее время насчитывается около 2 млн. видов, из которых почти 75 % — насекомые.

Таким образом, развитие жизни на Земле привело к корен­ной перестройке поверхностных слоев Земли. Благодаря жизне­деятельности зеленых растений современная атмосфера насыщена кислородом (≈ 21%), а углекислый газ составляет ничтожную до­лю (≈ 0,032%). По данным отечественных и зарубежных ученых, суммарная масса живого вещества на Земле находится в пределах 1800-4400 млрд. т, причем биомасса обитателей водной среды меньше, чем обитателей суши, более чем в тысячу раз!

Такой длительный процесс привел к формированию опреде­ленного единства живой и неживой материи, т.е. биосферы (греч. bios — жизнь, sphaira — сфера, шар).

Биосфера— это наружная оболочка Земли, область рас­пространения и обитания организмов, включая эти организмы.

Первые понятия и представления о биосфере, как области существования живых организмов, принадлежат знаменитому французскому естествоиспытателю Ж. Б. Ламарку. В лекциях (1800) профессор зоологии Ламарк отмечал, что живые тела со­держат все неорганические вещества, имеющиеся в природе, по­этому животным и растениям принадлежит важная роль в фор­мировании поверхности планеты. Позже в труде «Гидрология» (1802) он использовал понятие «биосфера» (без употребления са­мого термина) для обозначения совокупности организмов, оби­тающих на Земле.

Великий немецкий ученый А. Гумбольдт (1769-1859) в фундаментальном труде «Космос» выделял сферу жизни как не­отъемлемую часть географической поверхности планеты.

Термин «биосфера» был введен австрийским геологом про­фессором Венского университета Э. Зюссом (1831-1914). В труде «Происхождение Альп» (1875) он ввел в науку представление о биосфере как особой оболочке Земли, наполненной жизнью. Он писал: «Одно кажется чужеродным на этом большом, состоящем из сфер небесном теле, а именно органическая жизнь- В области взаимодействия верхних сфер и литосферы, а также на поверхности материалов можно выделить самостоятельную биосферу. Она простирается теперь как над сухой, так и над влажной поверхно­стью, но ясно, что раньше она была ограничена только гидросферой».

Большое влияние оказали предшественники на труды рус­ского ученого-почвоведа профессора Петербургского университета В.В. Докучаева (1846-1903). Во всемирно известной монографии «Русский чернозем» (1883) он обосновал понятие о почве как осо­бом естественноисторическом теле, образующемся при взаимодей­ствии множества факторов: материнской породы, климата, расте­ний и животных, рельефа и геологического возраста.

Основоположником современного учения о биосфере являет­ся русский ученый академик В. И. Вернадский. До него биосфера рассматривалась только как совокупность живых организмов и продуктов их жизнедеятельности. Он впервые показал, что взаи­модействие живого вещества с веществом неживым есть часть сложного механизма формирования и преобразования земной коры.

Биосфера включает в себя гидросферу, литосферу и нижние слои атмосферы (тропосферу) (рис. 8).

Верхней границей биосферы является озоновый слой — слой атмосферы, имеющий наибольшую концентрацию молекул озона (О₃). Выше озонового слоя существование жизни без специ­альных защитных средств невозможно из-за коротковолнового ультрафиолетового излучения. Нижней границей биосферы счи­тают слои литосферы глубиной 12-15 км, а также донные отло­жения морей и океанов. Оболочка планеты на границе тропо-, гидро- и литосферы носит название биогеосферы. В ней наблюда­ется наибольшая концентрация живого вещества. Здесь самые благоприятные условия жизни — температура, влажность, со­держание кислорода и химических элементов, необходимых для питания организмов, являются оптимальными. В остальной части биосферы живое вещество находится в разреженном состоянии.

В пределах живой оболочки выделяют собственно биосферу, где живое вещество находится постоянно (эубиосфера), а также расположенный выше слой, в который живые организмы попа­дают случайно (парабиосфера). Ниже эубиосферы расположена метабиосфера, где могут встречаться микроорганизмы.

В. И. Вернадский выделял четыре категории веществ в био­сфере: живое, косное, биокосное и биогенное вещества. Всю сово­купность живых организмов он назвал живым веществом. К косному веществу отнесены все геологические образования, ко­торые не созданы живыми организмами и не вовлечены ими в круговорот. Преобразованное живыми организмами косное веще­ство В. И. Вернадский называл биокосным (вода, почва, воздух, илы и т.д.). И, наконец, к биогенному отнесены вещества, соз­данные деятельностью живых организмов (известняки, каменный уголь, горючие сланцы, торф и т.д.).

Живое вещество охвачено постоянным эволюционным про­цессом. Происходят беспрерывные мутации организмов, появля­ются одни виды организмов и исчезают другие. В этом фундамен­тальное отличие живого вещества от косного. Многообразие форм живых организмов и их многофункциональность являются осно­вой для устойчивого круговорота веществ и в конечном итоге обеспечивают устойчивость функционирования биосферы.

В. И. Вернадский представлял биосферу как одну из геоло­гических оболочек Земли, ее глобальную биогеохимическую сис­тему, в которой превращения и переносы энергии и вещества оп­ределяются суммарной активностью живых организмов.

Биосфера имеет следующие замечательные особенности. В ней в большом количестве содержится вода, к ней осуществляет­ся приток колоссальной солнечной энергии, и, кроме того, в био­сфере проходят поверхности раздела между твердыми, жидкими и газообразными веществами. Это является предпосылкой для процессов интенсивного обмена веществом и энергией между раз­личными объектами живой и неживой природы. Биосфера — главная арена жизни всех организмов, а для человека — и глав­ная арена хозяйственной деятельности.

До возникновения биосферы на Земле имели место три кру­говорота веществ: минеральный круговорот — перемещение маг­матических продуктов из глубин на поверхность и обратно; газо­вый круговорот — циркуляция воздушных масс, периодически разогреваемых Солнцем; круговорот воды — испарение воды и перенос ее воздушными массами, выпадение осадков (дождь, снег). Эти три круговорота объединяют единым термином — гео­логический круговорот. С появлением жизни к газовому, мине­ральному и водному круговоротам добавился биотический (био­генный) круговорот. Вместе с геологическим образовался единый биогеохимический круговорот веществ на Земле. Биотический круговорот постепенно стал определяющим. «Можно без преуве­личения утверждать, что химическое состояние наружной коры нашей планеты, биосферы, всецело находится под влиянием жиз­ни, определяемой живыми организмами», — писал В. И. Вер­надский.

Жизнедеятельность любого организма невозможна без об­мена веществ с окружающей средой. В процессе обмена организм потребляет и усваивает необходимые вещества и выделяет беспо­лезные. Поскольку размеры нашей планеты не бесконечны, то, очевидно, что в конечном итоге все полезное вещество было бы переработано в бесполезные отбросы. Но Создатель нашел вели­колепный выход. Кроме организмов, умеющих строить живое вещество из неживого, были созданы и другие организмы, разла­гающие это сложное органическое вещество на исходные минера­лы, готовые к новому использованию. «Единственный способ придать ограниченному количеству свойства бесконечного,— пи­сал В.Р. Вильяме, — это заставить его вращаться по замкнутой кривой».

Механизм взаимодействия живой и неживой природы со­стоит из вовлечения неживой материи в область жизни. После ряда превращений неживой материи в живых организмах проис­ходит возврат ее в прежнее исходное состояние. Такой круговорот возможен из-за того, что живые организмы содержат те же хими­ческие элементы, что и неживая природа.

Как же происходит такой круговорот? В. И. Вернадский обосновал, что главным преобразователем энергии, поступающей из космоса (в основном солнечной), является зеленое вещество растений. Только они способны синтезировать первичные органи­ческие соединения под воздействием солнечной энергии. Ученый подсчитал, что общая площадь поглощающей энергию поверхно­сти зеленого вещества растений в зависимости от времени года составляет от 0,86·10^-2 до 4,2·10^-2 от площади поверхности Солн­ца. В то же время площадь поверхности Земли <1·10^-4 площади поверхности Солнца, т.е. площадь поверхности зеленого вещества больше чем на два порядка площади поверхности Земли. Эта ко­лоссальная энергопреобразующая фабрика лежит в основе сохра­нения и поддержания всего живого на нашей планете.

Животные, пищей для которых являются растения или другие животные, синтезируют в своем организме новые ограни­чения соединения.

Останки животных и растений служат пищей для червей, грибков и микроорганизмов, которые в конечном итоге превра­щают их в исходные минералы, выделяя при этом углекислый газ. Эти минералы вновь служат первоначальным сырьем для создания первичных органических соединений растениями. Та­ким образом, круг замыкается и начинается новое движение атомов.

Вместе с тем В.И. Вернадский считал, что круговорот ве­ществ не является абсолютно замкнутым. Часть атомов выходит из круговорота, закрепляется и организуется новыми формами живых организмов и продуктов их жизнедеятельности. Проникая в литосферу, гидросферу и тропосферу, живые организмы произ­водили и производят огромную геохимическую работу по пере­мещению и перераспределению имеющихся веществ и созданию новых. В этом суть поступательного развития биосферы, т.к. при этом расширяется сфера биогеохимических циклов и укрепляется биосфера. Как отмечал В. И. Вернадский, в биосфере имеет место постоянное биогенное движение атомов в виде «вихрей».

Одним из поразительных свойств биосферы является ее вы­сочайшая устойчивость. Рассмотрим несколько примеров. Более 50 лет назад отгремела вторая мировая война — самая страшная и разрушительная за всю историю человечества. Но уже трудно обнаружить следы былых боев. Заросли траншеи и блиндажи, в огромных воронках от бомб растут камыши — там кипит жизнь. Возьмем другой пример. Если современную автомобильную доро­гу прекратить эксплуатировать, то через 50-60 лет она станет неузнаваемой: дорожное полотно покроется травой, вырастут де­ревья.

Губительное для живых организмов жесткое космическое излучение, извержение вулканов, столкновение с крупными кос­мическими телами, подъемы и опускания суши, перемены кли­мата — все это существенно изменяло условия существования и требовало огромной приспособляемости и живучести от отдель­ных организмов и удивительной гибкости и прочности всей био­сферы в целом.

Учение В. И. Вернадского о биосфере, развитое и продол­женное многими учеными мира, позволяет сформулировать важ­нейший закон экологии — закон незаменимости биосферы.Сущность этого закона в следующем: биосфера — единственная система, обеспечивающая устойчивую среду обитания живых ор­ганизмов при различных воздействиях. Построение искусствен­ных систем, обеспечивающих такую же стабилизацию окружаю­щей среды, в обозримом будущем невозможно.

Сущность современных философско-экологических концеп­ций заключается в том, что процесс взаимодействия человеческо­го общества и биосферы должен быть управляем таким образом, чтобы неизбежный научно-технический прогресс не привел к деградации биосферы и, как следствие, гибели человечества. Дан­ный этап развития биосферы рассматривается как этап разумного развития, т.е. этап превращения биосферы в ноосферу.

Понятие «ноосфера» (греч. noos — разум) впервые ввел в 1927г. французский ученый профессор Коллеж де Франс Э. Леруа. В 1930г. французский ученый-палеонтолог П. Тейяр де Шарден употребил этот термин для обозначения духовной обо­лочки Земли. Материалистическое обоснование понятия «ноосфе­ра» принадлежит В. И. Вернадскому. В статье «Несколько слов о ноосфере» (1944) он обосновал, что ноосфера — это новое геоло­гическое явление на Земле, т.к. человек становится мощной гео­логической силой. На этом этапе эволюция жизни должна идти по пути разумного регулирования взаимоотношений человека и природы. Необходимо не только исправить уже имеющиеся на­рушения в отношениях между обществом и природой, но и пре­дотвращать их в будущем.

На этом основании сформулирован закон ноосферы Вер­надского: на современном этапе развития человеческой цивили­зации биосфера неизбежно превращается в ноосферу, где разум человека играет определяющую роль в развитии природы.

Некоторые ученые относятся к этому закону весьма скепти­чески, рассматривая его как очередную социальную утопию. Вме­сте с тем совершенно очевидно, что если человечество не приведет свои взаимоотношения с природой в соответствие с законами эко­логии, то оно обречено на вымирание. Поэтому основной смысл закона ноосферы в том, что люди должны научиться правильно управлять не природой, а, прежде всего, собой (Н.Ф. Реймерс, 1992).

Несмотря на многочисленные предупреждения экологов, не­гативное антропогенное воздействие на биосферу усиливается. Сравнительно недавно стали понятными техногенные причины изменения климата, физико-химического состава атмосферы и т.д. Причины этого в незнании инженерами, создающими слож­ные технические системы, основных законов биосферы. Понимая это, ученые-экологи пытаются в более доступной форме изложить основные законы биосферы. Такая попытка, довольно успешная, по мнению авторов, сделана известным американским экологом Б.Коммонером (1974). Рассмотренные выше идеи В. И. Вернад­ского и других ученых изложены Б. Коммонером в виде четырех законов.

Закон первый гласит: все связано со всем.

Экологи рассматривают биосферу как сложную саморегулируемую динамическую систему с множеством подсистем и элементов. Здесь экология опять смыкается с кибернетикой, т.к. од­ной из задач кибернетики является установление закономерно­стей в поведении таких систем. Механизм взаимодействия в дан­ной системе упрощенно рассмотрим на примере поведения под­системы «хищник — жертва». Если резкое изменение внешних условий приводит к значительному сокращению численности жертвы, то следом сокращается численность хищников. Это при­водит к уменьшению давления на жертву и создает условия для ее размножения, что, в конце концов, увеличивает численность хищников. Таким образом, обеспечивается динамическое равно­весие системы. В теории автоматического управления — это сис­тема с отрицательной обратной связью. Искусственное вмеша­тельство в эту систему приводит к ее разрегулированию и в итоге — к упадку.

Действие этого закона наиболее ярко проявилось в XIX-XX веках, в эпоху «покорения» человеком природы, что привело к известным негативным последствиям.

Второй закон гласит: все должно куда-то деваться.

В окружающей среде в соответствии с законом сохранения материи нет такого места, куда бы могли исчезать ненужные нам предметы, отходы производства.

На примерах биотического круговорота веществ видно, как рационально Создатель построил биосферу, где одни организмы или их останки и отбросы служат пищей для других, т.е. биосфе­ра построена по принципу безотходного производства. К сожале­нию, человечество создало производство совсем по иным принци­пам. Отходы производства не исчезают, они накапливаются и вовлекаются в круговороты веществ, которые ранее не существовали. Например, в последние годы широко применяются лампы дневного света, в которых в качестве люминофора исполь­зуются соли ртути. Эти лампы более экономичны, чем лампы на­каливания, их срок службы значительно выше. Но до сих пор не решен вопрос их утилизации и после использования эти лампы выбрасывают на свалку. Дождем и талыми водами соединения ртути вымываются и заносятся в водоемы, где они накапливают­ся в органах рыбы, а затем в организмах питающихся рыбой лю­дей, не участвуя в процессах жизнедеятельности. Ртуть является ядовитым веществом, поражающим в первую очередь печень, и может привести к гибели организма.

Третий закон: природа знает лучше.

«Третий закон экологии утверждает, что искусственное вве­дение органических веществ, не существующих в природе, — пишет Б. Коммонер, — а созданных человеком и, тем не менее, участвующих в живой системе, скорее всего принесет вред. Один из поразительных факторов в химии живых систем — это то, что для любой органической субстанции, вырабатываемой организ­мами, существует где-то в природе фермент, способный эту суб­станцию разложить. Поэтому, когда человек синтезирует новое органическое вещество, по структуре значительно отличающееся от природных веществ, есть вероятность, что для него не сущест­вует разлагающего фермента, и это вещество будет накапли­ваться».