ЖИВАЯ ПРИРОДА ЧЕЛОВЕК И ОБЩЕСТВО ЭВОЛЮЦИОННАЯ КОНЦЕПЦИЯ ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ
ОСНОВНЫЕ ИДЕИ ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ • Основные идеи естествознания сформулировали современные американские физики Роберт Хейзен и Джеймс Трефил. • Первые семь из них общие для естествознания, а остальные относятся к его отраслям. • Наука и жизнь. 1992. № 5, 6.
ОСНОВНЫЕ ИДЕИ ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ • Вселенная регулярна и предсказуема. • Все движения можно описать одним набором законов (имеются в виду три закона Ньютона). • Энергия не исчезает. • При всех превращениях энергия переходит из более полезных в менее полезные формы (первый и второй законы термодинамики). • Электричество и магнетизм – две стороны одной и той же силы. • Всё состоит из атомов. • Всё – материя, энергия, квантовые характеристики частиц – выступают дискретными величинами, и нельзя измерить ни одну из них, не изменив её.
ФИЗИКА, ВКЛЮЧАЯ АСТРОФИЗИКУ И КОСМОЛОГИЮ: • Атомы, из которых состоит всё, сами состоят из кварков и лептонов. • Ядерная энергия выделяется при превращении массы в энергию. • Вселенная возникла в прошлом в определенный момент и с тех пор она расширяется (с ускорением). • Законы природы едины для любого наблюдателя (резюме специальной и общей теории относительности).
ВСЯ ХИМИЯ – В ДВУХ ФРАЗАХ: 1. Атомы склеиваются электронным «клеем» . 2. Поведение вещества зависит от того, какие атомы входят в его состав и как они расположены. • Электронная плотность, создаваемая движением электрона, в атомах и молекулах образует атомные и молекулярные орбитали: обмениваясь электронами, атомы вступают в связь, образуя электростатически устойчивую систему. • Концептуальные уровни химии: организация материи на атомно-молекулярном уровне приводит к появлению новых свойств материи – к возможности существования множества веществ с громадным разнообразием свойств.
Большим разнообразием симметрий электронной плотности обладает структура атома углерода С, у которого из шести имеющихся электронов два находятся относительно близко к ядру и не участвуют в связях, а четыре других образуют «гибридные орбитали» электронной плотности.
Шесть атомов углерода образуют «бензольное кольцо» .
Молекулярные связи могут быть построены при обобществлении атомов водорода, принадлежащих отдельным молекулам, – водородный тип связи. Внутрикомплексные водородные связи, «переключение» к-рых резко меняет симметрию комплекса.
Среди органических соединений наиболее сложно организованы белки – полимерные полипептиды. Они содержат неизменную основу – аминокислоту с изменяющейся «периферией» ‒ радикалами. Пептидная ковалентная связь
НАУКИ О ЗЕМЛЕ: • Поверхность Земли постоянно изменяется, и на её лице нет ничего вечного. • Все процессы на Земле происходят циклически. • Возраст Земли – 4. 6 млдр. лет.
Биолого-химическая эволюция на Земле • Появление жизни на Земле оказалось возможным благодаря наличию углерода, возникающего в результате нуклеосинтеза легких элементов, и благодаря процессам образования, повидимому, вторичной атмосферы, при резкой дегазации горных пород, как следствие вулканической деятельности. • В этом процессе пары воды, выделяющиеся из недр высокотемпературной Земли, при охлаждении образовали первые океаны. Затем морская вода стала постепенно поглощать молекулы CO 2 из атмосферы, что привело к преобладанию в ней азота. • Дальнейшее понижение температуры океана и поверхности Земли привело к началу химической эволюции от простейших молекул ко все более сложным, от простых реакций взаимодействия между молекулами вплоть до появления принципиально нового химического процесса – матричного синтеза для биополимеров.
ОСНОВНЫЕ ОТЛИЧИЯ ЖИВОГО ОТ НЕЖИВОГО • В результате химической эволюции явилось возникновение ЖИЗНИ, существующей на базе открытых самоорганизующихся систем, построенных из биополимеров. • Феноменологическое определение жизни – способ существования самоорганизующихся систем, построенных из биополимеров. • Основные отличия живого от неживого заключаются в появлении организменного состояния систем, в которых и сложные, и простые химические структуры выполняют определенные функции, а протекающие химические (правильнее сказать физикохимические) реакции согласованы.
БИОЛОГИЯ СВОДИТСЯ К ЧЕТЫРЕМ ФРАЗАМ: • Всё живое состоит из клеток, представляющих собой заводы жизни. • Всё живое основано на генетическом коде. • Все формы жизни появились в результате естественного отбора. • Всё живое связано между собой в единую систему (в этой фразе заключается суть всей экологии).
МАКРОМИР • Макромир – это мир непосредственно окружающих нас объектов. • Человек и человеческое общество (социум) – элементы макромира с совокупностью признаков, не имеющих аналогов в других материальных формах. Эти структурные уровни – объект социо-гуманитарного знания. • Макромир наиболее доступен для изучения в основном в рамках классического естествознания.
ЗОНА ЖИЗНИ • Человек, по большому счету, почти лишен возможности непосредственно воспринимать всё многообразие окружающего мира. • Это связано с условиями формирования нашей сенсорной системы (вкусовые ощущения, осязание, обоняние, слух, зрение) и нашей мыслительной системы (мозг), которые создавались в ходе биологической эволюции как природные инструменты, ориентирующие человека в его непосредственном макроскопическом материальном окружении, а это лишь очень малая часть Вселенной. • Эта часть Вселенной называется зоной жизни. • На фоне слабости наших субъективных восприятий и ограниченности «здравого смысла» проявляется мощь абстрактного мышления человека.
СТРУКТУРНЫЕ УРОВНИ ЖИВОЙ МАТЕРИИ • Предбиологические структуры, представляющие собой гигантские органические молекулы, ‒ предел химической эволюции вещества. • Следующий и принципиально иной уровень сложности в организации материи по сравнению с атомно-молекулярным уровнем – это живая материя, живая природа. • Жизнь во всех её формах является объектом биологии, поэтому, имея в виду всё живое, можно говорить о биологическом уровне организации материи.
ПОНЯТИЕ ЖИВОГО • В общем случае в современном естествознании понятием жизнь или живое обозначают обычно такой способ существования сложной высокоупорядоченной термодинамической системы, который предполагает обмен веществ (энергии), раздражимость, способность к саморегуляции, росту, размножению и передаче информации, адаптации к условиям среды и возможность распространения в пространстве и времени. • Жизнь – это особая форма существования материи, связанная с чрезвычайно интенсивной способностью к саморегуляции.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЖИЗНИ • Любой живой объект является сложной системой и представляет собой совокупность множества взаимодействующих элементов. Эта система обладает свойствами, отсутствующими у её элементов. • Определение жизни академика Михаила Владимировича. Волькенштейна (1912‒ 1992): Жизнь есть форма существования макроскопических гетерогенных открытых сильнонеравновесных систем, способных к самоорганизации и самовоспроизведению.
КЛЮЧЕВЫЕ СВОЙСТВА ЖИВЫХ СИСТЕМ • Макроскопичность живого означает, что любой живой организм, начиная с бактерии, или же его самостоятельно функционирующая подсистема, должны содержать большое число атомов. Иначе упорядоченность, необходимая для жизни, разрушилась бы флуктуациями. • Гетерогенность означает, что организм содержит одновременно множество различных веществ, обеспечивающих всё разнообразие биохимических процессов в организме. • Открытость живой системы проявляется в непрерывном обмене энергией и веществом с окружающей средой. Самоорганизация возможна лишь в открытых сильнонеравновесных системах.
ВАЖНЫЕ СВОЙСТВА ЖИВЫХ СИСТЕМ • Сходство химического состава всех живых организмов. Состав живого определяется главным образом шестью элементами (97, 4% всего состава): кислород, углерод, водород, азот, сера, фосфор. Кроме того, живые организмы содержат совокупность сложных биополимеров, которые для неживых систем не характерны (белки, нуклеиновые кислоты, ферменты и др. ). • Живые системы существуют конечное время. Свойство самовоспроизведения сохраняет биологические виды. Конечность жизни живых систем создает условия их сменяемости и совершенствования. • Свойство всего живого ‒ раздражимость ‒ проявляется в виде реакции живой системы на воздействие извне. • Живая система обладает дискретностью, т. е. состоит из отдельных (дискретных) элементов, взаимодействующих между собой. • Живой системе присуще свойство целостности – все её элементы функционируют только благодаря функционированию всей системы в целом.
КОНЦЕПЦИЯ СТРУКТУРНЫХ УРОВНЕЙ ЖИВОГО • Жизни как природному явлению присуща своя иерархия уровней организации, определенная упорядоченность, соподчиненность этих уровней. • Открытие клетки как элемента живых структур и представление о системности, цельности этих структур стали основой последующего построения иерархии живого. • Концепция структурных уровней живого включает представление об иерархической соподчиненности структурных уровней, системности и органической целостности живых организмов. • В соответствии с этой концепцией структурные уровни различаются не только сложностью, но и закономерностями функционирования. Каждый из уровней организации живой материи должен изучаться с учетом характера ниже- и вышестоящего уровней в их функциональном взаимодействии.
1. МОЛЕКУЛЯРНО-ГЕНЕТИЧЕСКИЙ УРОВЕНЬ • На молекулярно-генетическом уровне совершается скачок от атомно-молекулярного уровня неживой природы к макромолекулам живого. Биохимической основой этого уровня являются белки. • Белки – органические соединения, входящие в состав всех живых организмов. • Белки – биополимерные макромолекулы – состоят из большого числа повторяющихся и сходных по структуре низкомолекулярных соединений (мономеров). В состав белка входят 20 аминокислот – мономеров. • Характерным физическим свойством аминокислот, содержащихся в живых системах, является свойство молекулярной хиральности – молекулярной асимметричности, подобной асимметричности левой и правой рук. Это означает, что все аминокислоты способны поворачивать влево плоскость поляризации светового луча (L -конфигурация).
ОПТИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ БИОМОЛЕКУЛ • Важнейшая отличительная особенность связана с оптической активностью органических веществ живых организмов, т. е. способность поворачивать плоскость поляризации либо влево, либо вправо. • Все белковые молекулы живых организмов поворачивают плоскость поляризации влево, что указывает на их левую пространственную конфигурацию – L-конфигурацию, а молекулы нуклеиновых кислот ДНК и РНК поворачивают плоскость поляризации только вправо, т. е. обладают правой, или D-конфигурацией. • При зарождении жизни произошла сортировка молекул, появилась хиральность (ассиметрия) и в белках отсортировались молекулы с Lконфигурацией, а в ДНК и РНК – молекулы с D-конфигурацией. • Для объяснения такого процесса французский ученый ЛУИ ПАСТЕР (1822– 1895), основоположник микробиологии, открывший оптическую активность вещества живых организмов, выдвинул гипотезу: зеркальная асимметрия живых систем обусловлена асимметрией Вселенной. • Выбор органическими молекулами определенного вида зеркальной симметрии послужил главной причиной их выживания и последующего самовоспроизводства.
БЕЛКИ • Белки имеют первичную, вторичную, третичную и четвертичную структуры с использованием ковалентных, водородных и гидрофобных (в жидкой водной среде) связей. • Ковалентные (пептидные) связи сохраняют основу структуры белка, водородные же и гидрофобные участвуют в обратимых изменениях, связанных с реакцией белка на внешние раздражители. • В организме человека синтезируется 12 аминокислот, 8 должны поступать с пищей. • Разнообразие белков фантастическое: 20300 !!!
НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ: ДНК И РНК • Исследования по изучению механизмов воспроизводства и наследственности выявили то специфическое, что отличает на молекулярном уровне живое от неживого: из ядра клетки вещества выделили обладающие свойствами кислот нуклеиновые (т. е. ядерные) кислоты: ДНК и РНК. • Удалось доказать, что ДНК обладает способностью сохранять и передавать наследственную информацию организмов. ДНК состоит из двух мономерных цепей, идущих в противоположных направлениях и закрученных одна вокруг другой в двойную спираль. ДНК, находящиеся в клетке, разделены на участки – хромосомы. В мономерах нуклеиновых кислот «записаны» алгоритмы, по которым строятся аминокислоты и белковые молекулы организма. • Участок молекулы ДНК, содержащий информацию об одном из набора белков организма, называют геном. Гены расположены в хромосомах.
2. КЛЕТОЧНЫЙ УРОВЕНЬ • Любой живой организм состоит из клеток. В простейшем случае – из единственной клетки (бактерии, амебы). • Клетка является мельчайшей элементарной живой системой, находящейся в стационарном состоянии, и служит первоосновой строения, жизнедеятельности и размножения всех организмов. • Клетки всех организмов сходны по строению и составу веществ, обладают единством принципов структуры и функционирования. Всеми сложными многоступенчатыми процессами в клетке управляет особая структура, как правило, находящаяся в её ядре и состоящая из длинных цепей молекул нуклеиновых кислот. • Клетки обладают разнообразием форм, размеров, функций. Существуют клетки, не содержащие ядра (прокариоты, безъядерные клетки). Исторически они являются предшественниками клеток с развитой структурой, т. е. клеток, имеющих ядро, ‒ эукариотов. • Главное свойство живого – способность к воспроизведению себе подобных с передачей по наследству важнейших свойств и функций. К миру живого относятся также и вирусы – мельчайшие неклеточные организмы размером от 20 до 300 нм. Они находятся на границе между живой и неживой материей. Не имея клеточной структуры, они способны её воспроизводить, внедряясь в среду живых клеток
3. ТКАНЕВЫЙ УРОВЕНЬ • Совокупность однотипных клеток образует живую ткань. Их тканей состоят различные органы живых существ. 4. ОРГАНИЗМЕННЫЙ (ОТНОГЕНЕТИЧЕСКИЙ) УРОВЕНЬ • Система совместно функционирующих органов образует организм. На организменном уровне проявляется большое разнообразие живых систем. 5. ПОПУЛЯЦОННО-ВИДОВОЙ УРОВЕНЬ • Образован совокупностью видов и популяций живых систем. • Популяция – это совокупность организмов одного вида, обладающих единым генофондом (совокупностью генов), занимающих определенную территорию. • Популяция является надорганизменной живой системой, так же, как и вид, состоящий обычно из нескольких популяций. • Именно на этом уровне реализуется биологический эволюционный процесс.
Биоценотический уровень образован биоценозами – исторически сложившимися устойчивыми сообществами популяций, связанных друг с другом и с окружающей средой обменом веществ. 6. БИОСФЕРНЫЙ УРОВЕНЬ (БИОГЕОЦЕНОТИЧЕСКИЙ) • Биосферный уровень организации живого ‒ совокупность биоценозов, образующая биосферу Земли. Это оболочка Земли, структура и энергия которой определяется совокупностью жизнедеятельности живых организмов. • Человек выделился из мира живого не только способностью познавать природу и самого себя, но и формированием еще одного структурного уровня материального мира – социума, а также способностью создавать искусственную природу – мир техники и технологии.
ЭВОЛЮЦИЯ МИРА ЖИВОЙ И НЕЖИВОЙ ПРИРОДЫ БВ → излучение + вещество → →Галактики, Вселенная → → планеты → первичная атмосфера → → вторичная атмосфера, гидросфера → → образование органических веществ, аминокислот → → коацерватные капли – естественный отбор, мутации → → ДНК – РНК → белок
БИОЛОГИЧЕСКОЕ РАЗНООБРАЗИЕ • Биологическое разнообразие проявляется на всех уровнях от молекулярного до популяционного. • Жизнь существует в разнообразных условиях земной поверхности и мирового океана, образуя сплошную пленку, которая не прерывается даже в пустыне. • Распространение жизни происходило путем приспособления к отличающимся условиям существования, дифференциации жизненных форм, каждая из которых более или менее приспособлена в пределах своего обитания. • Биологическое разнообразие обеспечивает непрерывность жизни во времени, эффективность биогенных, жизненных процессов в экосистемах, поддержание динамического равновесия и восстановление сообщества животных и растений.
ЭВОЛЮЦИОННАЯ КОНЦЕПЦИЯ • Эволюция (лат. ‒ развертывание) – процесс непрерывного развития, изменения в живой и неживой природе и социуме, их направленности и закономерности. • В биологии определяется наследственностью, изменчивостью и естественным отбором. • В классической физике – это стремление к равновесию. • Эволюционизм – теория, определяющая развитие только как постепенное количественное изменение, отрицающее скачкообразные переходы. • Эволюционное дерево ‒ схема ветвлений бифуркаций.
ЭВОЛЮЦИОННОЕ ДЕРЕВО • Много невыясненных проблем остается в теории эволюции на клеточном уровне. • Еще недавно считалось, что в эволюции действует один лишь фактор – естественный отбор, но в действительности нельзя не учитывать и второй фактор – сложившийся тип структуры и развитие организма (организменный фактор). • Эволюция имеет направленный и необратимый характер. • Эйгеном предложена простая модель естественного «отбора» на химическом уровне – модель самоорганизации информационных макромолекул, обладающих «селективной ценностью» . • На молекулярном уровне эволюция проявляется в различии состава и последовательности аминокислотных остатков в гомологичных белках. • На этой основе строятся эволюционные деревья.
МИКРО- И МАКРОЭВОЛЮЦИИ • Микроэволюция в биологии означает накопление малых изменений в популяции. • Макроэволюция означает возникновение новых родов и более высоких таксонов (элементов иерархической системы). • Показано, что видообразование и макроэволюционные процессы имеют характер фазовых переходов. Переходы эти могут быть более или менее резкими, тогда в биологической теории употребляются понятия, соответственно, точечного равновесия и филетического градуализма.
НАСЛЕДСТВЕННОСТЬ, ИЗМЕНЧИВОСТЬ, ЕСТЕСТВЕННЫЙ ОТБОР • Основными движущимися факторами эволюции являются наследственность, изменчивость, борьба за существование, естественный отбор. • Наследственность – свойство организмов повторять в ряду поколений сходные типы обмена веществ и индивидуального развития в целом. • Изменчивость – изменение и превращение организмов под действием внешней среды. • Естественный отбор – особый механизм выживания и воспроизведения организмов в природе, отбор в ходе эволюции наиболее приспособленных к условиям среды и гибель неприспособленных, как следствие борьбы за существование.
ПРИНЦИПЫ ЭВОЛЮЦИИ Ч. ДАРВИНА • Исходными принципами эволюции Дарвин назвал три фактора, имеющих материальную природу: наследственную изменчивость, борьбу за существование и естественный отбор. • Первый принцип: изменчивость происходит потому, что в процессе перехода от поколения к поколению живые организмы неточно копируют своих родителей. • Дарвин различал два типа изменчивости: ‒ индивидуальную или неопределенную изменчивость, в дальнейшем названную мутацией – внезапное изменение наследственных структур, вызванное естественным или искусственным путем; ‒ определенную или групповую изменчивость, которой подвержена группа организмов под влиянием внешней среды, в дальнейшем названную модификациями. • Наследственность – способность организма сохранять свои особенности и передавать их потомству.
ПРИНЦИПЫ ЭВОЛЮЦИИ Ч. ДАРВИНА • Второй принцип теории Дарвина заключается в раскрытии внутреннего противоречия в развитии живой природы. Суть его в том, что в природе существует феномен размножения каждого вида в геометрической прогрессии. Однако, выживает и достигает зрелости лишь небольшая часть потомства. Остальные гибнут в «борьбе за существование» . • Третий принцип – неизбежность в природе избирательного уничтожения одних особей и размножения других. Сохраняются те особи, чьи признаки лучше приспособлены к условиям внешней среды. Процесс избирательного уничтожения особей, оказавшихся неприспособленными к условиям окружающей среды, служит механизмом эволюции и называется естественным отбором. • Основным понятием дарвинизма выступает понятие вид, при котором движущей силой биологического прогресса выступает внутривидовая и межвидовая борьба.
ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ ТЕОРИИ ЭВОЛЮЦИИ БИОЛОГИЧЕСКИХ СИСТЕМ ДАРВИНА. СФОРМУЛИРОВАННЫЕ НА МАКРОУРОВНЕ • 1. Принцип изменчивости Любой группе биологических систем свойственна изменчивость как способ их приспособления к меняющимся условиям окружающей среды и факторам внутривидовой конкуренции. • 2. Принцип наследственности Эволюция биологических систем, осуществляемая с помощью наследственной изменчивости, возможна лишь в случае закрепления происшедших изменений на генетическом уровне организмов.
ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ ТЕОРИИ ЭВОЛЮЦИИ БИОЛОГИЧЕСКИХ СИСТЕМ ДАРВИНА. СФОРМУЛИРОВАННЫЕ НА МАКРОУРОВНЕ • 3. Принцип борьбы за существование Биологическим системам любого вида свойственна постоянная борьба за существование, складывающаяся из их взаимодействия с факторами окружающей среды и внутривидовой конкуренцией. • 4. Принцип естественного отбора Результатом наследственной изменчивости и борьбы за существование является преимущественное выживание лучше приспособленных вариативных форм организмов каждого вида биологических систем, оставляющих более многочисленное потомство.
СИНТЕТИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ ЭВОЛЮЦИИ (СТЭ) • Синтетическая теория эволюции (неодарвинизм) – теория органической эволюции путем естественного отбора признаков, детерминированных генетически. • СТЭ – синтез дарвиновской концепции естественного отбора с генетикой и экологией. • Современная СТЭ отличается от дарвиновской по ряду параметров: 1) элементарной структурой, с которой начинается эволюция, считается популяция, а не особь или вид, включающий несколько популяций; 2) в качестве элементарного процесса эволюции рассматривается устойчивое изменение генотипа популяции; 3) сам генофонд есть элементарный эволюционный материал; 4) шире истолковываются факторы и движущие силы эволюции – добавлены такие факторы, как мутационный процесс, популяционные волны, изоляция естественный отбор, существенно влияющие на эволюционный процесс.
МУТАЦИОННЫЙ ПРОЦЕСС • Мутации – естественные или искусственно вызванные изменения наследственных свойств организма в результате перестроек и нарушений в генетическом материале организма – хромосомах и генах. • Мутации – стойкие изменения наследственных структур живой материи, ответственных за хранение и передачу генетической информации. • Мутации – любое изменение в нуклеотидной последовательности определенного гена. • Мутагены – физические и химические факторы, вызывающие наследственные изменения – мутации. • Мутагенез – процесс возникновения наследственных изменений – мутаций, появляющихся спонтанно или вызываемых мутагенами.
МАЛЫЕ МУТАЦИИ И РЕКОМБИНАЦИИ • Научно доказано объективное существование в природных популяциях малых мутаций и рекомбинаций. • Основную массу эволюционного материала составляют различные формы мутаций, возникающих естественным путем или вызванных искусственными средствами. • Мутации вызывают частичное изменение структуры гена; конечный ее эффект – изменение свойств белков, кодируемых генами; появившийся признак не исчезает, а накапливается. • Мутации происходят на микроуровне, а не на макроуровне, т. е. на уровне эволюции, и носят случайный, вероятностный характер. • Схематически механизм эволюции мутации → появление нового признака → борьба за существование → естественный отбор. • Естественный отбор – результат взаимодействия популяций и окружаю. щей их среды и является решающим фактором, направляющим изменение эволюции.
ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ СТЭ 1. Основной материал для отбора ‒ наследственная изменчивость. Материалом эволюции служат, как правило, очень мелкие, дискретные изменения наследственности – малые мутации. Мутационная изменчивость носит случайный характер. 2. Ведущим движущим фактором эволюции является естественный отбор, основанный на селекции случайных и мелких мутаций. 3. В качестве элементарной единицы эволюционного процесса выступает популяция, а не организм. 4. Обмен генами возможен лишь внутри вида, отсюда следует определение вида как генетически целостной и замкнутой системы. 5. Выделены два типа эволюции – микроэволюция и макроэволюция. Оба термина введены в 1927 г. русским генетиком Ю. А. Филипченко для различия масштабов эволюции, в дальнейшем их уточнил русский генетик Н. В. Тимофеев-Ресовский. 6. Эволюция носит характер творческого процесса, так как путем отбора создаются новые формы жизни. Существенными чертами эволюции являются необратимость, длительность, преемственность, направленность, прогрессивный характер.
МИКРОЭВОЛЮЦИЯ И МАКРОЭВОЛЮЦИЯ • Микроэволюция – совокупность эволюционных процессов внутри отдельных или смежных популяций вида, приводящих к изменению генетической структуры этих популяций, возникновению различий между организмами и образованию новых популяций видов за сравнительно небольшой период времени. • Макроэволюция – совокупность процессов эволюции живых форм на надвидовом уровне. Макроэволюция связана с эволюционными преобразованиями за длительный исторический период, приводящими к возникновению новых надвидовых форм организации живого (н-р, появление автотрофного питания, эукариотной клетки и т. д. ). • В основе обоих процессов лежит одна причина – накапливающее действие естественного отбора. • В рамках системного подхода микро- и макроэволюцию можно описать через элементарные явления и ведущие факторы.
УЧЕНИЕ О БИОСФЕРЕ • Владимир Иваович Вернадский впервые последовательно распространил понятие биосферы не только на организмы, но и на среду их обитания. • В. И. Вернадский рассматривает как единое целое геохимическую работу живого вещества в неразрывной связи животного и растительного царств с культурным человеком. • По его классификации в состав биосферы входят: 1) живое вещество как совокупность живых организмов; 2) биогенное вещество – непрерывный биогенный поток атомов из живого вещества в косное (неживое) вещество биосферы и обратно; 3) косное вещество (атмосфера, газы, горные породы и т. дл. ); 4) биокосное вещество, например, почвы, илы, поверхностные воды, т. е. сложные косно-живые структуры; 5) радиоактивное вещество; 6) рассеянные атомы; 7) вещество космического происхождения.
УЧЕНИЕ О БИОСФЕРЕ • Исходной основой существования биосферы и происходящих в ней биогеохимических процессов является астрономическое положение нашей планеты. • Это пространственное расположение Земли определяет в основном климат на планете, а климат – жизненные циклы всех существующих на ней организмов. • Солнце является основным источником энергии биосферы и регулятором всех геологических, химических и биологических процессов на нашей планете.
БИОГЕОХИМИЧЕСКИЕ ПРИНЦИПЫ В. И. ВЕРНАДСКОГО • 1) 2) • • В. И. Вернадский сформулировал два биогеохимических принципа: биогенная миграция атомов, вызванная энергией Солнца, процессы обмена веществ, рост и размножение организмов стремятся к максимальному проявлению; эта же биогенная миграция приводит к выживанию организмов, увеличивающих саму биогенную сиграцию атомов биосферы. Эволюцию Земли и затем образование и развитие биосферы В. И. Вернадский объединил через три фактора макроэволюции – космический, геологический и геохимический, которые тесно связаны с биологической эволюцией, и все они объединяются в энергетических процессах Земли. Биохимическая энергия живого является источником энергии преобразования геосфер.
ПЯТЬ ПОСТУЛАТОВ В. И. ВЕРНАДСКОГО • Пять постулатов Вернадского, касающихся структуры и функций первичной биосферы и подтвержденные современной наукой: • 1) первобытная биосфера была функционально разнообразна; • 2) появление организмов произошло не в единичном порядке, а массово, в совокупности, должны были сразу появиться биогеоценозы; • 3) эти биогеоценозы – главная движущая сила геохимических преобразований, морфологические изменения не влияли на глобальные химические функции; • 4) живые организмы порождают миграцию химических элементов в биосфере; 5) все без исключения функции живого организма в биосфере могут быть исполнены простейшими одноклеточными организмами.
ФИЗИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ ВОЗНИКНОВЕНИЯ ЖИЗНИ НА ЗЕМЛЕ • Земля как космическое тело возникла 4, 6 млрд. лет тому назад. Такая оценка сегодня является общепринятой. • Биосфера создавалась не на базе дивергентной эволюции входящих в нее организмов, а путем появления новых и усложнения уже имевшихся трофических связей между организмами, всегда существовавшими не отдельно, а в системе сообществ – экосистем различного масштаба. • Главное – элементарной структурно-функциональной единицей эволюции биосферы всегда были не отдельные особи и даже не виды, а экологические сообщества. • Главным фактором становления и функционирования биосферы были и остаются многосторонние трофические связи, установившиеся не менее чем 3, 4 – 3, 6 млрд. лет тому назад, и определявшие характер и масштабы круговорота элементов в оболочках Земли.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЖИЗНИ ПО ВЕРНАДСКОМУ • Жизнь – это могучая геологическая сила нашей планеты, формирующая облик Земли и создающая ее в образе живой планеты. • Геологическая активность и роль живого вещества проявляется в его геохимических функциях – энергетической, деструктивной, средообразующей и транспортной. • Совокупность живых организмов в их совместном осуществлении жизненных процессов на Земле обеспечивает миграцию химических элементов в биосфере – основу круговорота жизни. • Главная функция биосферы – обеспечение круговорота химических элементов, который выражается в циркуляции веществ между атмосферой, почвой, гидросферой и живыми организмами. • Основу биосферы составляет биотический круговорот органических веществ при участии всех населяющих ее организмов. • Биотический круговорот обеспечивает жизнь.
ЭТАПЫ ЭВОЛЮЦИИ БИОСФЕРЫ • – появление простейших клеток – прокариотов (без ядра); • –появление более организованных клеток – эукариотов (с ядром); • – объединение клеток–эукариотов с образованием многоклеточных организмов, функциональная дифференциация клеток в организмах; • – появление организмов с твердыми скелетами и формирование высших животных; • – возникновение у высших животных развитой нервной системы и формирование мозга, в котором происходят сбор, переработка и систематизация информации, ее хранение и управление на ее основе поведением и целенаправленной деятельностью живых организмов; • – формирование разума как высшей деятельности мозга; • – образование социальной общности людей – носителей разума.
НООСФЕРА • Появление человека и возникновение социальной эволюции – новый этап развития биосферы. • Ноосфера – сфера Разума – новое состояние биосферы, • • 1) 2) 3) при котором разумная деятельность человека становится определяющим фактором ее развития. Понятие «ноосфера» введено Э. Леруа и П. Тейярдом де Шарденом в 1927 г. В 1930 -1940 гг. В. И. Вернадский развил представление о ноосфере. Понятие ноосфера употребляется В. И. Вернадским в разных смыслах: как состояние планеты, когда человек становится преобразующей геологической силой; как область активного проявления научной мысли; как главный фактор качественной перестройки биосферы.
ТЕХНОГЕННОЕ ОБЩЕСТВО • Современное общество называют техногенным. Это название подчеркивает ту решающую роль, которую стала играть в нем техника, техническая культура. • Все достижения технического общества обязаны своим появлением тем или иным исследованиям и открытиям конкретных естественных наук. • В ХХ веке ярко обозначились проблемы гуманитарного плана, связанные с естественными науками. Имеется ввиду комплекс философских, мировоззренческих, религиозных, этических и юридических проблем, связанных с достижениями отдельных естественных наук и их приложений.
Проблемы, связанные с выживанием человечества, сохранением человеческой цивилизации. • Глобальная энергетическая проблема, перспектива энергетического голода связана использованием невозобновляемых топливно-энергетических ресурсов Земли, используемых для энергетического обеспечения жизнедеятельности человека. • Проблема общепланетарного потепления. В области экологии становится актуальной проблема построения крупномасштабных эколого математических моделей, прогнозирующих последствия климатических изменений. • Проблема «озоновых» дыр. В последнее десятилетие ХХ века широко распространились представления о катастрофическом обеднении озонового слоя в верхних слоях оболочки Земли и техногенной природе такого обеднения. • Проблема «астероидной» опасности. • Гуманитарные и юридические проблемы, связанные с развитием естествознания и его приложений. Результаты некоторых исследований в области естествознания могут приводить и приводят к появлению проблем морально-этического свойства. Например, в области физики термоядерного взрыва, в области химии отравляющих веществ и бактериологического и, психотронного оружия и т. д. ,
МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ГЛОБАЛЬНЫХ ЭКОСИСТЕМ • В ВЦ АН СССР математическим моделированием глобальных экологических ситуаций занимался большой коллектив под руководством академика Н. Н. Моисеева (1917– 2000). Они с 1980 -х годов отлаживали свою программу на событиях прошлого, использовали данные известного русского климатолога А. И. Воейкова (1842– 1916) и др. , разбив задачу на три блока: климата, биоты и человеческой деятельности. Модельное апробирование было сделано к 1982– 1983 гг. , и тестовые результаты оказались верными к своей основе. • Интенсивное покорение природы человеком, когда его вмешательство в природу вышло на уровень его глобальных изменений, требует ввести в уравнения факторы, отражающие это вмешательство. Решения уравнений при таком моделировании позволяют в некоторой степени предсказать возможные последствия вмешательства и подобрать управляющие рули, которые могут кардинально (т. е. в нужное время и в нужном месте) изменить ход процесса. • Примером таких расчетов является решение задачи о климатических последствиях ядерной войны. Н. Н. Моисеев считает, что такой «удар по биосфере можно рассматривать как бифуркацию, резко меняющую ее эволюцию» и переводящую биосферу на качественно иной уровень, но последствия любой бифуркации не поддаются детальному предсказанию.
МНОГООБРАЗИЕ ЖИВЫХ ОРГАНИЗМОВ – ОСНОВА УСТОЙЧИВОСТИ БИОСФЕРЫ • Биосфера, являясь целостной согласованно функционирующей системой, как любая диссипативная структура, имеет пределы своей устойчивости, и проблема изучения стабильности и устойчивого развития является одной из самых фундаментальных. При выходе за эти пределы система проходит через цепь бифуркаций, скачкообразно меняет свои свойства и может прекратить свое существование. • Н. Н. Моисеев отмечал, что индикаторами приближения к бифуркационному состоянию биосферы являются загрязнение окружающей среды, потепление климата, утоньшение озонового слоя, уменьшение биоразнообразия, необратимое изменение связей в биогеоценозах и т. д. Предположение о возможной потере биосферной устойчивости подтверждается компьютерными имитациями последствий ядерной войны, проведенными Н. Н. Моисеевым и его сотрудниками.
ПРИНЦИП ЛЕ-ШАТЕЛЬЕ В БИОЛОГИИ • Качественные оценки устойчивости биосферы как целого могут быть проведены на основе использования химического принципа Ле Шателье. • Этот принцип реализуется в том, что если на систему, находящуюся в равновесии, воздействовать извне, то в ней усилятся те процессы, которые ослабляют влияние, производимое воздействием. Положение равновесия также сместится в сторону ослабления эффективности внешнего воздействия. • Неблагоприятные условия живая природа регулирует по этому принципу, и если принцип Ле Шателье перестает действовать в биоте, то она и окружающая среда теряют устойчивость.
ЧЕЛОВЕК И ОБЩЕСТВО • Человек – это самая сложная в природе многоуровневая суперсистема, интегрирующая материальные и идеальные структуры и синтетически объединяющая вещественно-телесные и духовные концептуальнознаковые подсистемы. • Иерархированных по принципу энкапсиса многоуровневые биологические и психические подсистемы. • Биологическая подсистема включает биомолекулярный, клеточный, тканевый, органный, системно-физиологический и организменный структурные уровни. • Психологическая подсистема, согласно теории интегральной индивидуальности личности, состоит из нейродинамического (свойства нервной системы), психодинамического (свойства темперамента), личностного (индивидуального) и социально-психологического уровней. Сформировавшаяся центральная и периферическая нервные системы человека способны к восприятию звуковых, световых, электромагнитных, радиоактивных и других видов облучений. • Человек – открытая энерго-информационная система. • Человек – биосоциальное существо. Современные представления о человеке связаны с феном его появления как итога эволюции органического мира.
ФЕНОМЕН ЧЕЛОВЕКА • Человек – биосоциальное существо, соединяющее в себе биологическую и социальную компоненты. • Человек как предмет естественнонаучного познания может рассматриваться в трех аспектах: 1) происхождение; 2) происхождение в нем естественного и гуманитарного; 3) изучение специфики человека методами естественнонаучного познания. • Отличия человека от животных фундаментальны. К ним, прежде всего, относится разум. • Способностью к понятийному мышлению, т. е. к формированию отвлеченных, абстрактных представлений о предметах, в которых обобщены основные свойства конкретных вещей. Мозг ‒ материальный носитель разума. • Человек – существо социальное. Сущность человека – совокупность общественных отношений.
АНТРОПОЛОГИЧЕСКИЕ КОНЦЕПЦИИ • Антропоцентризм – воззрение, согласно которому человек есть центр и высшая цель мироздания. • С современной биологической и антропологической точки зрения процесс прогрессирующей биологической эволюции человека как вида прекратился. Эволюция человека пошла по линии социальных отношений, совершенствования коллективного разума человечества. • Сегодня исчез естественный механизм улучшения генофонда человека. Задача состоит в сохранении того, что уже создала природа. • Угроза человеку как биологическому виду связана в настоящее время с особенностями современной техногенной цивилизации. • Социальный аспект будущей судьбы человека как вида связан со способностью человеческой цивилизации противостоять саморазрушительным тенденциям.
Единство процессов эволюции в системах различной природы • Представления теории самоорганизации распространяются на все эволюционные процессы в открытых системах. • Эволюционный взгляд на явления, события и процессы помогает понять их роль в общем процессе развития, а самоорганизация раскрывает некоторые внутренние механизмы эволюции. • Условием развития живых и динамических систем вообще является взаимодействие системы и окружающей ее среды. Только в результате такого взаимодействия происходит обмен веществом, энергией и информацией между системой и ее окружением. Благодаря этому возникает и поддерживается неравновесность, а это в конечном итоге приводит к спонтанному возникновению новых структур. • Самоорганизация выступает как источник эволюции систем, так как она служит началом возникновения качественно новых и более сложных структур в развитии системы.
СХОДНЫЕ ОСОБЕННОСТИ САМООРГАНИЗУЮЩИХСЯ СИСТЕМ • Самоорганизующиеся системы сложны (т. е. состоят из нескольких элементов и подсистем). • Самоорганизующиеся системы нелинейны (описывающие их динамику математические уравнения существенно нелинейны). • Самоорганизующиеся системы должны быть открытыми (т. е. должен существовать поток энергии, вещества и т. п. из внешних систем, поддерживающий самоорганизующуюся систему в термодинамически неравновесном состоянии).
САМООРГАНИЗУЮЩАЯСЯ СИСТЕМА • Самоорганизующаяся система – это сугубо нелинейная система. Множеству решений нелинейного уравнения соответствует множество путей развития системы, и ее эволюция описывается этими нелинейными уравнениями. При этом часто идут процессы в режиме с обострением, когда в отличие от линейных изменений параметров рассматриваемые величины неограниченно возрастают за ограниченное время. Свойство к самоорганизации присуще системам независимо от физической природы и иерархии построения системы. • Происходящие в системе процессы, ее эволюция как рост разнообразия или увеличения числа функциональных единиц изображаются на бифуркационной диаграмме в виде ветвей.
ПРИНЦИП УНИВЕРСАЛЬНОГО ЭВОЛЮЦИОНИЗМА • Принцип универсального эволюционизма позволяет рассмотреть единый процесс развития неживой природы, живого вещества и человечества. • Единый подход к различным уровням организации материи на основе всеобщего принципа развития дает возможность сделать важные эмпирические обобщения: 1) мир по своей природе в основном стохастичен (случаен); 2) настоящее и будущее любой материальной системы определяется ее прошлым, причем не всегда однозначно; 3) все процессы подчиняются определенным ограничениям. • Эти обобщения совпадают с дарвиновской триадой (изменчивость, наследственность, отбор) при расширенном толковании понятий, в чем, собственно, и состоит принцип универсального эволюционизма.
ДАРВИНОВСКАЯ ТРИАДА • Изменчивость – это любые проявления случайности и неопределенности в микро- и макромире. • Наследственность – это способность материи сохранять свои особенности, а также и ее свойство изменяться от прошлого к будущему. • Отбор – несколько более сложное понятие, частично схожее с правилами запрета. В биологии под отбором понимается выживание наиболее приспособленных организмов (или устранение наименее приспособленных)
ПРИНЦИПЫ ОТБОРА • В обобщенном смысле принципы отбора – это законы природы, отражающие процессы самоорганизации; • Законы сохранения; • Второй закон термодинамики; • Принцип минимума диссипации энергии; • Принцип устойчивости, реализующийся в природе путем естественного отбора.
ПРИНЦИПЫ ОТБОРА • Принцип минимума диссипации энергии означает, что из всех возможных движений реализуется лишь то, для которого диссипация (рассеяние )энергии минимальна. • Более общий принцип экономии энтропии предложен Н. Н. Моисеевым: наивысшие шансы на развитие имеет форма материи, наиболее полно и эффективно утилизирующая внешнюю энергию. • Это важнейший принцип стратегии природы, ибо всё требует притока энергии, минимальный рост энтропии и определяет направление эволюции.
ГОМЕОСТАЗ(ИС) – ОТНОСИТЕЛЬНОЕ ДИНАМИЧЕСКОЕ ПОСТОЯНСТВО СОСТАВА И СВОЙСТВ ВНУТРЕННЕЙ СРЕДЫ И УСТОЙЧИВОСТЬ ОСНОВНЫХ ФИЗИОЛОГИЧЕСКИХ ФУНКЦИЙ ОРГАНИЗМА, ДОСТИГАЕМЫЕ С ПОМОЩЬЮ СЛОЖНЫХ ПРИСПОСОБИТЕЛЬНЫХ РЕАКЦИЙ • В основе естественного отбора лежит гомеостазис, на его базе формируется поведение, направленное на сохранение целостности и устойчивости. • В обществе функционируют новые принципы отбора, связанные с целенаправленной, осознанной деятельностью людей. • Например, отбор специалистов, повышение образования и т. д.
СХЕМА ЭВОЛЮЦИОННОГО РАЗВИТИЯ САМООРГАНИЗУЮЩЕЙСЯ СИСТЕМЫ • Первая фаза плавного эволюционного развития связана с возможностями адаптации системы Адаптационный механизм реализуется до тех пор, пока обратные связи обеспечивают сохранение гомеостазиса. Так происходит, если система не подвержена случайным и неконтролируемым воздействиям, переходы в новые состояния однозначны, а будущее вполне предсказуемо. • При достижении каким-либо параметром системы критического значения она теряет устойчивость и попадает в точку бифуркации – неоднозначного перехода в одно из новых устойчивых состояний. Здесь качественная картина уже определяется не столько предысторией, сколько случайностью, которую нельзя проконтролировать. • Бифуркационный механизм объясняет принципиальную необратимость эволюции, невозможность повернуть историю вспять.
ПРИНЦИП ДИВЕРГЕНЦИИ • Механизм бифуркации связан с универсальным законом развития – принципом дивергенции. • Дивергенция означает разделение или расхождение в процессе эволюции признаков и свойств у первоначально близких групп. • Точки бифуркации надежно разводят пути эволюции, что и обеспечивает рост разнообразия и сложности организации материи. • Дивергенция в обществе проявляется во множественности культур и систем ценностей, этническим и расовым разнообразием человечества и т. д.
ПРИНЦИП КОНВЕРГЕНЦИИ • Принцип конвергенции означает возникновение сходных признаков или свойств у представителей разных групп. • В природе доминирует принцип дивергенции, эволюция популяций приводит в появлению признаков, все более отличающихся от родительского вида, в какой-то момент может произойти и распад вида на два и более новых. • Конвергенция не приводит к уменьшению числа видов, разные группы остаются разными, несмотря на возникновение похожих признаков или свойств. • Примерами конвергенции в человеческом обществе являются разнообразные заимствования в культурной сфере или постоянный обмен опытом в научной и производственной областях. • Реальное состояние общества подтверждает доминирование принципа дивергенции.
ГИПОТЕЗА СЛИЯНИЯ ЧЕЛОВЕЧЕСТВА В ЕДИНОЕ ЦЕЛОЕ • Гипотеза слияния человечества в единое целое так и не получила научных подтверждений. • При кажущейся привлекательности общества без национальных, социальных, религиозных и идеологических барьеров, эта концепция противоречит принципу дивергенции. • Мозаичность населения по этническим, расовым, религиозным и другим признакам представляет собой огромное благо как для государства, так и для человечества в целом, ибо стабильность и приспосабливаемость всякой системы определяется ее генетическим и иным разнообразием.
МАТЕМАТИЧЕСКИЙ ФОРМАЛИЗМ ОПИСАНИЯ САМООРГАНИЗУЮЩИХСЯ СИСТЕМ • Связь системы с внешним миром описывается при помощи параметров управления (внешние силы, подводимая в систему энергия, потоки вещества и т. д. ). • Самоорганизация возникает при значениях параметров управления, лежащих внутри определенных интервалов значений. • Выход за рамки этих интервалов приводит к изменению типа поведения системы (изменению ее пространственно-временных структур), части к разрушению самоорганизации и замене ее хаосом. • Состояние любой системы (в т. ч. и самоорганизующейся) может быть описано точкой в конфигурационном (фазовом) пространстве, размерность которого совпадает с числом степеней свободы системы. Изменение состояния системы сопровождается перемещением изображающей ее точки в фазовом пространстве. • В случае самоорганизующихся систем траектории изображающих их точек в течением времени часто не уходят на бесконечность, а собираются вблизи особых точек или замкнутых кривых, получивших название аттракторов.
АТТРАКТОРЫ • Аттрактор – особая точка или множество точек в многомерном конфигурационном пространстве, в которой собираются ( «притягиваются» ) обобщенные траектории, исходящие из различных точек, соответствующих различным исходным состояниям системы. • Структуру аттракторов (а значит, и конечное состояние системы) можно проанализировать, не решая всю совокупность нелинейных уравнений, описывающих самоорганизующуюся систему. • Изменение значений управляющих параметров приводит к изменению структуры аттракторов системы. • Явление перестройки структуры аттракторов называется бифуркацией. • При бифуркациях система оказывается в крайне неустойчивых состояниях, чувствительных к малым изменениям ее управляющих параметров. • Именно в точках бифуркации эволюции системы малые случайные статистические флуктуации способны привести к глобальному изменению дальнейшего развития.
АТТРАКТОР МОЖНО РАССМАТРИВАТЬ КАК КОНЕЧНОЕ СОСТОЯНИЕ СИСТЕМЫ ИЛИ ХОД ЭВОЛЮЦИИ ДИССИПАТИВНЫХ СТРУКТУР • В синергетике точки, притягивающие траектории • • развивающейся динамической системы, но стабилизирующие динамику процессов и определяющие их устойчивость, получили название обычных аттракторов. Точки, от которых траектории расходятся, называются странными аттракторами. Обычные аттракторы определяют относительно устойчивое состояние, и если система попадает в поле их притяжения, то она обязательно эволюционирует к этому устойчивому состоянию структуры. Странные аттракторы определяют границы неустойчивости, в рамках которых происходят флуктуации и бифуркации. Поэтому обычный аттрактор описывает устойчивое равновесие порядка, а странный – неустойчивое равновесие детерминированного хаоса.
БИФУРКАЦИОННОЕ ДЕРЕВО 1. Динамическое сочетание обычного и странного аттракторов определяет эволюционный процесс развития системы. 2. Спектр структур – аттракторов – представляет собой поле путей развития, бифуркационное дерево возможных направлений развертывающихся событий. • Бифуркационное дерево – схема траектории развития системы и ветвления в точках бифуркаций на фазовой диаграмме. • Развитие определяется воздействиями управляющих параметров и внутренними свойствами среды, которые заключает в себе, таким образом, пути эволюции.
ПРИМЕРЫ СУЩЕСТВОВАНИЯ АТТРАКТОРОВ И БИФУРКАЦИЙ В ЯВЛЕНЯХ ПРИРОДЫ И ТЕХНОСФЕРЫ • В явлениях природы и техносферы: • Природный электрический разряд в атмосфере Земли – молния имеет вид зигзагообразных вспышек, точки поворота которых тоже есть бифуркации. • Усталость металла в машинах и механизмах и последующая их поломка – накопление дефектов и смена упорядоченного состояния на неупорядоченное – это тоже бифуркация и возникновение странных аттракторов, расходящихся траекторий процессов (не предсказуемо, где сломается, порвется).
ПРИМЕРЫ СУЩЕСТВОВАНИЯ АТТРАКТОРОВ И БИФУРКАЦИЙ В СОЦИОЛОГИИ • В социальных системах малое возмущение в виде действия одного человека может разрастаться и влиять на макросоциальные образы поведения и даже приводить к смене макросоциальных структур, особенно если созданы условия для образования положительной обратной связи (в этом случае система сама подбирает условия, способствующие внешнему воздействию).
ПРИМЕРЫ СУЩЕСТВОВАНИЯ АТТРАКТОРОВ И БИФУРКАЦИЙ В ЭКОНОМИКЕ • Для быстрого экономического роста нужно крупное первоначальное вложение капитала (толчок), для развития частного предпринимательства желательно, чтобы рост капитала был экспоненциально пропорционален капиталу, т. е. выполнялся закон нелинейного роста. • Жесткий закон конкуренции, отбор и выживание сильнейших дают устойчивые формы социальной организации, но диссипативные процессы, связанные с усилением беспорядка, хаоса в момент неустойчивости (бифуркации), требуют учета структуры – аттракторов в своем развитии. • Для России характерны обе тенденции: нелинейность экономического роста и кризиса, а также развитие рыночных механизмов.
ПРИМЕРЫ СУЩЕСТВОВАНИЯ АТТРАКТОРОВ И БИФУРКАЦИЙ В ПОЛИТИКЕ • В политической структуре общества также возможна самоорганизация (самоуправление) вплоть до локальных гражданских систем и даже с представлением политических и экономических инициатив рядовым гражданам. • Однако многие демократические идеалы (многопартийность, мажоритарный принцип избрания властей, либерализация экономики и и. л. ) оказались социально неэффективными из-за отсутствия настоящей самоорганизации на местах. • Именно поэтому и возникают точки бифуркации в развитии социума, угрожая его деградацией, распадом. В связи с этим возрастает необходимость роли самоорганизации для повышения оптимальных качеств социума.
ПРИНЦИП КОЭВОЛЮЦИИ • Самоорганизующимся системам нельзя навязывать пути их развития. • Тут важнее понять пути совместной жизни природы и человека, пути их совместной эволюции, коэволюции. В точках бифуркации маленькое случайное изменение может привести к сильному возмущению системы. • Здесь главное – не сила, а правильная топологическая конфигурация, некая архитектура воздействия на сложную систему. • Малые, но правильно организованные резонансные воздействия на такие системы очень эффективны. • Тысячу лет назад это современное представление синергетики выразил в озадачивающей форме основатель даосизма Лао-Цзы: слабое побеждает сильное, мягкое побеждает твердое, тихое побеждает громкое и т. д.
ЭВОЛЮЦИЯ В СОЦИАЛЬНЫХ И ГУМАНИТАРНЫХ СИСТЕМАХ • Социальная эволюция как продолжение биологической или генетической эволюции другими средствами. . Культура как более мощное средство адаптации. • Социальная эволюция, как и эволюция природная, возникает в результате взаимодействия с окружающей средой. • В природной эволюции периодически появляются случайные изменения, к которым живые организмы или сообщества людей должны адаптироваться. • В природе такая адаптация происходит путем естественного отбора, в результате которого побеждают в борьбе за существование и оставляют потомство наиболее пригодные к условиям нового существования группы растений и животных. • Таким образом, природная эволюция происходит здесь путем генетической передачи наследственной информации от родителей к потомкам.
ПРИНЦИПИАЛЬНЫЕ ОТЛИЧИЯ СОЦИАЛЬНОКУЛЬТУРНОЙ ЭВОЛЮЦИИ ОТ БИОЛОГИЧЕСКОЙ • В социально–экономической и культурной эволюции непосредственный опыт, приобретенный людьми в процессе приспособления к изменениям окружающей среды, по наследству не передается. • В этом отношении эволюция социальных систем принципиально отличается от эволюции природных систем. • Тем не менее, у общества существуют свои методы и средства передачи приобретенного и накопленного опыта, причем не только индивидуального, но и социального характера. • Эти методы и средства составляют то, что обычно характеризуют как традиции. • Традиции отличаются от рефлексов, инстинктов и других чисто биологических свойств тем, что не наследуются генетически. • Человек, как существо биологическое унаследовало такое важнейшее свойство, как способность к обучению путем подражания. • Именно обучение путем подражания в сочетании с трудовой деятельностью вывело человечество на широкую дорогу социальнокультурной эволюции.
НЕГЭНТРОПИЙНАЯ НИША • Возможность и устойчивость эволюции не определяется одним параметром. Необходимо существование негэнтропийной ниши, зависящей от многих факторов. • Специфика живого организма заключается как раз в том, что он поддерживает себя на сравнительно высоком уровне негэнтропии за счет убывания ее в окружающей среде. • Для человечества экологическая ниша – вся планета. К сожалению, подчеркивает Н. Н. Моисеев, экологические исследования не ориентированы на отыскание необходимой гармонии. • Но природа – самоорганизующаяся система, и реагировать на активные действия человека она будет не по законам, установленным для нее как для “пассивного фона человеческой деятельности”. Именно поэтому прогнозы, построенные по глобальным экономическим моделям, не оправдываются.
ПРИНЦИП ЗОЛОТОГО СЕЧЕНИЯ • Природа в целом нелинейна и состоит из открытых диссипативных и самоорганизующихся систем. В таких системах всегда есть возможность появления хаотических состояний, и при этом система развивается, в том числе и через бифуркации с разной степенью вероятности. Хаос и порядок как бы живут вместе в сложных реальных самоорганизующихся системах. • Сама эволюция носит сложный характер и, таким образом, не является ни полностью упорядоченным, ни полностью разупорядоченным процессом. В этом смысле она подчиняется законам гармонии, смысл которых отражает понятие золотого сечения, или пропорции, введенного много лет назад Птолемеем для обозначения пропорциональности правильного телосложения. Это понятие закрепилось в дальнейшем в обиходе науки и искусства благодаря Леонардо да Винчи. • Порядком и беспорядком также существует гармоническое соотношение целого и его частей, равное приблизительно 5/3, по принципу золотого сечения. Именно принцип золотого сечения определяет устойчивость сложных систем различной природы.
СИСТЕМНЫЙ ПОДХОД К УЧЕНИЮ О НООСФЕРЕ • Перед человечеством стоит задача понять “общие интересы” человека и Природы, найти законы, управляющие развитием этой сложной самоорганизующейся системы. • Проведен системный анализ развития биосферы как фрагмента единого грандиозного эволюционного процесса самоорганизации материи в развивающейся Вселенной. • В эпоху НТР человек становится активным преобразователем природы и нарушает ее неустойчивое равновесие. • В задачу человека эпохи ноосферы входит правильное использование запасов негэнтропии на актуальных уровнях. Особенно много разрушающего действия происходит неразумная и неграмотно организованная энергетика. Только оптимизация технологических процессов, грамотное управление и переработка отходов производства снизит опасность экологической катастрофы.
СИНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ПАРАДИГМА – Нелинейность присуща не только почти всем физическим процессам. Все глобальные процессы – экономические, социологические, демографические, экологические – описываются нелинейными законами. – Основным содержанием синергетической парадигмы является осознание принципиальной возможности возникновения порядка из беспорядка в результате процессов самоорганизации, нелинейности неравновесных процессов и появления устойчивых неравновесных состояний. – Это позволяет использовать единый подход к описанию сложных реальных систем живой, неживой и социальной природы на основе современного математического аппарата, который достаточно хорошо развит для нелинейных открытых физических систем. Во многих физических системах выявлены т. н. “управляющие рули”, на которые можно воздействовать даже малым изменением параметра задачи, чтобы выйти на качественно новый уровень решения проблемы. Новые структуры могут возникать в точках ветвления системы, когда существенны выбор решения и пути развития, а в промежутках между ними поведение систем описывается причинно-следственными законами. Хаос на микроуровне может приводить к упорядочению на макроуровне. Более того, во множестве реальных ситуаций порядок неотделим от хаоса, а сам хаос выступает как сверхсложная упорядоченность. Большое сходство для описания явлений в реальных самоорганизующихся системах указывает на аналогию процессов самоорганизации, исследуемых в рамках естественных и гуманитарных наук.
СИНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ПОДХОД В ОБЩЕСТВЕННОМ РАЗВИТИИ • Синергетический подход позволяет увидеть заложенную в общественное развитие изначальную, имманентно присущую иррациональность, характеризующуюся непредсказуемостью и деструктивностью. Она увеличивает неупорядоченность и хаос с общественной системе, разрушает рациональные планы и концепции. Согласно современным исследованиям в области общественной психологии иррациональный компонент общественных явлений и процессов заложен иррациональностью личности индивида как элемента общественной системы. • Точных теоретических объяснений иррационализма социальных процессов современное обществоведение не дает, ограничивается лишь описанием феномена и проведением аналогий с человеческой личностью. Возможно, наличие иррациональности, порождающей хаос, и является обязательным условием развития, формирующим различные сценарии развития общества приближении к точкам бифуркации. • Именно синергетика определяет условия, при которых сложная система должна быть достаточно неупорядоченной, чтобы она приспособилась (на основе критериев естественного отбора) к хаотизированной окружающей среде.
ИЕРАРХИЯ ВРЕМЕННЫХ МАСШТАБОВ ДЛЯ РАЗЛИЧНЫХ ПРОЦЕССОВ • Выделение параметров порядка осложняется огромным интервалом временных масштабов в истории человечества. 1. Катастрофы, стихийные бедствия, религиозные конфликты – дни или недели. 2. Решения политического руководства – недели или месяцы. 3. Изменение средствами информации и пропаганды стереотипов массового сознания – от 1 года до 3 лет. 4. Экономические реформы – от 3 до 5 лет. 5. Изменение уровня образования и качества подготовки специалистов – от 5 до 10 лет. 6. Технологические и технические новации – от 10 до 15 лет. 7. Изменение соотношения сил различных государств, эволюция межгосударственных отношений – от 20 до 50 лет. 8. Этногенез, рождение новых идеологий, мировых религий и т. д. – сотни лет.
БИФУРКАЦИОННАЯ ДИАГРАММА, КАК ФРАГМЕНТ ИСТОРИИ ГИПОТЕТИЧЕСКОГО ГОСУДАРСТВА • Государство функционирует в качестве аграрносырьевого придатка других стран…
УНИВЕРСАЛЬНЫЙ ЭВОЛЮЦИОНИЗМ И СОВРЕМЕННЫЙ РАЦИОНАЛИЗМ • Новая мировоззренческая парадигма, основанная на научном рационализме. • Рационализм – система взглядов, суждений об окружающем мире, основанная на выводах и логических заключениях разума. • Современный рационализм – способ мышления, один из источников мировоззренческой парадигмы в виде синергетики напрямую связан с рациональной организацией общества.
РАЦИОНАЛЬНОСТЬ ОБЩЕСТВА • Рациональность общества, его гармонизация с развитием всей природы – элементы самоорганизации биосферы. • Развитие общества как результат целенаправленной деятельности разума. • Требования рационализма накладывают на деятельность людей и организацию общества все более жесткие ограничения, целую систему запретов с целью обеспечить согласованность стратегии общества и стратегии природы.
ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ ИМПЕРАТИВ • Система общественных отношений человечества вступила в глубокий кризис, аналогов которому нет в истории. • К кризису привело неконтролируемое развитие, создавшее неразрешимые противоречия внутри общества и его взаимодействие с окружающей средой. • Настоятельно вырисовывается необходимость целенаправленного действия коллективного разума человечества. • Человечество не сможет выжить на Земле, не выработав общие стандарты в своих взаимоотношениях с природой, некоторый экологический императив.
ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЩЕСТВО • Эволюция духовной природы человека, способная изменить направление эволюции в целом, во многом связана с информационными проблемами развития материального мира, с развитием науки и знания об универсуме, положением и ролью человека в нем. • Такая ситуация обусловлена резким расширением информационной сферы, совершенствованием вычислительной техники и информационных технологий
ИНФОРМАЦИЯ • Информация – одно из наиболее общих понятий науки, характеризующее знания и их совокупность, обозначение содержания, полученного от внешнего мира в процессе приспособления к нему (Н. Винер); отрицание энтропии (Л. Бриллюэн); коммуникация и связь, в процессе которой устраняется неопределенность (К. Шеннон); передача разнообразия (У. Эшби); мера сложности структур (А. Моль); вероятность выбора (Яглом).
ТИПЫ ИНФОРМАЦИИ • Различают три формы информации: биологическая (внутри живого); машинная (внутри машин); социальная (внутри сообщества). Все эти формы участвуют в формировании ноосферы – сферы Разума. • Информация рассматривается в следующих аспектах: информационном – накопление и переработка данных о природе; управленческом – в процессе функционирования системы для достижения целей управления; организационном – морфология и степень совершенства самой системы.
ОСНОВЫ НРАВСТВЕННОСТИ • Под воздействием информации меняется не только техническая база, но и социальная основа планетарного сообщества. Меняется и представление человека о его месте в окружающем мире и способности воздействовать на него, перестраивая условия жизни. • Все это оказывает огромное влияние на духовный мир людей и способно перестраивать основы нравственности. Однако появляются не только новые возможности целенаправленного развития человечества, но и новые опасности. • Например, существует реальная опасность, что уже созданная в настоящее время планетарная информационная система, мощность которой экспоненциально возрастает с каждым десятилетием, может оказаться в руках людей, преследующих корыстные, а не общечеловеческие цели. Этот процесс можно наблюдать и в современной России.
КОЛЛЕКТИВНЫЙ РАЗУМ • Становление и развитие коллективного разума – такой же естественный природный феномен, как и остальные эволюционные процессы в природе, как результат сложной коэволюции человека и природы. Его корни – в необходимости людей думать и действовать сообща именно в условиях разумного использования и обмена информацией, без которой развитие общества невозможно. • Информационное общество практически отождествляется с коллективным разумом человечества, который функционирует подобно индивидуальному разуму в живом организме человека. В таком представлении решение технических, организационных и социальных проблем, связанных с информатизацией общества, – лишь первый этап становления информационного общества, которое, в свою очередь, является переходным периодом человечества к ноосфере.
РОЛЬ ЧЕЛОВЕКА В ПРОЦЕССЕ ЭВОЛЮЦИИ БИОСФЕРЫ • Итак, биосфера и человечество, как ее составная часть, вступили в кризисный период своего развития, который усугубляется многими неблагоприятными факторами, угрожающими самому существованию человечества. • Выход из надвигающегося кризиса многие видят в радикальном изменении сознания людей, их нравственности, в отказе от взгляда на природу как на объект бездушной эксплуатации ее человеком. • Настало время построить правильную модель коэволюции человечества с биосферой.
НАУКА – ОСНОВНОЙ ФАКТОР СОЗДАНИЯ НООСФЕРЫ • Основным фактором создания ноосферы Вернадский считал науку, научную мысль. • Являясь геологической и исторической силой, изменяющей биосферу, наука играет роль основного звена, связывающего биосферу и Человека. • Чрезвычайную роль, которую Вернадский отводил науке ХХ века, можно объяснить взрывом научного творчества – наука становится вселенской, мировой наукой, охватывающей всю планету. Такая наука, полагал Вернадский, должна служить исключительно на благо человечества. В этом он продолжал гуманистическую традицию, заложенную русской философской мыслью.
КОНЦЕПЦИЯ КООЭВОЛЮЦИИ • В общем виде – коэволюция – это сопряженная, т. е. совместная, эволюция двух систем. • В биологии – это тип эволюции сообщества, заключающийся во взаимно селективных воздействиях друг на друга групп организмов, находящихся в тесной экологической зависимости (например, совместная эволюция хищников и их жертв, цветковых растений и насекомых и т. д. ). Удивительная согласованность всех видов жизни – следствие коэволюции. • Применительно к биосфере принцип коэволюции раскрывает всю глубину взаимосвязи человека и природы.
НОВАЯ СТРАТЕГИЯ ‒ КОЭВОЛЮЦИЯ ЧЕЛОВЕКА И БИОСФЕРЫ • Исследования биосферы позволили уточнить многие представления о ее адаптационной способности и устойчивости, что, в конечном счете, потребовало пересмотра принципа антропоцентризма. • Выяснилось, что за время длительной эволюции биосфера выработала механизмы, обеспечивающие относительно высокий уровень ее устойчивости в целом. В самой биосфере и во внешних условиях ее бытия постоянно происходят колебания состояний. • Противодействуя этим колебаниям, вырабатывая стабильность своих основных параметров, биосфера оказывается способной выдержать значительные внешние нагрузки. Однако, эти нагрузки не беспредельны.
КОНЦЕПЦИЯ УСТОЙЧИВОГО РАЗВИТИЯ • Идея глобализации все теснее объединяется с возникшей ранее, еще в 70 -е годы ХХ века, идеей устойчивого развития. • В синергетике показано, что развитие самоорганизующихся систем принципиально идет через неустойчивые неравновесные состояния. • Под термином «устойчивое развитие» понимается непрерывное развитие, сохраняющее целостность системы и потенцию к саморазвитию. • Концепция устойчивого развития общества возникла в ответ на кризис индустриализма и порожденные им социальные и экологические проблемы, которые остро проявились на рубеже 50– 60 -х годов ХХ в. в первую очередь, как экологические последствия постиндустриального общества.
ГЛОБАЛИЗАЦИЯ ЭКОНОМИКИ • Глобализация экономики связывалась с экономическим ростом и техническим прогрессом. • Однако естественная неравномерность глобализации привела к невиданной ранее концентрации общественного богатства. Это объясняется его перераспределением в пользу богатых стран, притягивающих к себе иностранные активы. В то же время число бедных в мире никогда не было так велико, как сейчас. Помимо социального напряжения, рост производства и потребления приводит к загрязнению и разрушению биосферы, истощению невозобновимых ресурсов. • В настоящее время антропогенное воздействие на природную среду начало превышать тот предел, за которым утрачивается ее способность сохранять равновесие на основе естественного механизма саморегуляции и стабилизации, того устойчивого состояния и необходимого развития, которое необходимо человечеству. • Человечество вступает в период глобального экологического кризиса, когда изменения в окружающей среде становятся необратимыми. • Все это свидетельствует о масштабах и глубине социальных проблем, не получающих разрешения в рамках неолиберальной экономической модели и процессов ее глобализации.
НЕОЛИБЕРАЛЬНАЯ ИДЕОЛОГИЯ Неолиберальная идеология рассматривает глобализацию как торжество рыночных отношений и укрепление принципов капитализма в глобальном масштабе. • Однако с развитием процессов глобализации идеология рыночных отношений с приоритетами прибыли вступает в острые противоречия с объективными интересами мирового сообщества. Глобальные сетевые структуры (энергосистемы, информационные, транспортные и другие системы) уже не вписываются в рамки рыночных отношений. Надежность и безопасность их функционирования обеспечиваются такими системами управления, которые основаны на общественных потребностях, а не на прибыли. Усугубление экономических проблем доказывает, что рыночные критерии неприменимы к экологической и духовной сферам. Тенденция их коммерциализации, опирающаяся, в том числе и на информационные технологии, подрывает нравственные основы общества, угрожает ему деградацией и разрушает коэволюцию его с природой. •
КОНЦЕПЦИИ УСТОЙЧИВОГО РАЗВИТИЯ • Концепция устойчивого развития с приоритетами качества жизни и защиты окружающей среды, требованиями регулирования рынка находятся в русле формирования этой новой парадигмы – концепции устойчивого развития. • Реализация этой концепции потребует существенного пересмотра и изменения структур экономической и политической власти и систем принятия решений не только на уровне отдельных стран, но и на межгосударственном уровне. • Такие изменения будут затрагивать интересы и амбиции правящих элит и наиболее могущественных субъектов глобализационных процессов. Это, безусловно, создаст препятствия на пути осуществления концепции устойчивого развития.
МОДЕЛИ АЛЬТЕРНАТИВНОГО УСТОЙЧИВОГО РАЗВИТИЯ • Модели альтернативного устойчивого развития отвергают необузданный, неуправляемый стремительный научно-технический прогресс и требуют постепенного гармонического преобразования основных компонентов общественного развития. • Обязательным условием жизнеспособности человечества в них считается сохранение разнообразия форм хозяйствования, культурных традиций и бережное отношение к историческому наследию. Большое значение придается общественному равноправию и развитию всех потенциалов общества. Поэтому сторонники концепции устойчивого развития настороженно относятся к глобализации, которая подчеркивает необходимость форсирования преобразований, унификации хозяйственной деятельности, глобальных ориентиров и критериев.
УСТОЙЧИВОЕ РАЗВИТИЕ МИФ ИЛИ РЕАЛЬНОСТЬ? • Если рассматривать глобализацию как объективное по своему происхождению и причинности явление, то сам по себе этот процесс не противоречит идее устойчивого развития. • В той мере, в какой идея устойчивого развития воплощается в жизнь, она наилучшим и наиболее полным образом может быть реализована именно в условиях и средствами глобализации в механизмах регулирования синергетических систем.
КОНЦЕПЦИЯ БИОЦЕНТРИЗМА • В XXI веке человечеству придется делать выбор в совершенно иной плоскости, нежели предлагают сегодняшние идеологи: между общественным устройством, преимущественно ориентированным на духовное потребление при вторичном материальном; или, наоборот, обществом материального потребления при второстепенном духовном. • Акцент нужно резко сместить с потребностей тела на потребности души, а для этого необходим достаточно высокий уровень культуры и образования. • Чтобы обеспечить свое будущее, людям предстоит смена нравственных принципов столь же глубокая, как и на заре становления общества, когда появилась мораль.
ЭКОЛОГО-НРАВСТВЕННЫЙ ИМПЕРАТИВ • Эколого-нравственный императив – система требований, направленных на ограничение активности человека в преобразовании биосферы – должен составить основной стержень образования и воспитания. • Представления о человеке как единственной и главной цели развития жизни на земле (антропоцентризм) давно устарели. Их следует сменить на биоцентризм – понятие о великой ценности и уникальности любой из форм жизни. В развитии человека приоритетными должны стать духовные ценности, а не возрастание материальных потребностей, раскручивающее маховик промышленного производства.
ЗАДАЧИ ЧЕЛОВЕЧЕСТВА • Сегодня главная задача человечества заключается в сохранении того состояния биосферы и ее устойчивости, которые мы имеем. Это предполагает следование экологическому императиву, требующему: «действуй так, чтобы закономерности развития биосферы составляли цель, а не только средство человеческой деятельности» . Иными словами, человек, чтобы обеспечить свое будущее, должен не только изменять характеристики биосферы, удовлетворяя свои потребности, но изменять собственные потребности, направляя свои действия сообразно «требованиям» природы. Вписывание общества в биологический круговорот есть акт рационального выбора человека и его ответственного поступка.
Скачать презентацию ЖИВАЯ ПРИРОДА ЧЕЛОВЕК И ОБЩЕСТВО ЭВОЛЮЦИОННАЯ КОНЦЕПЦИЯ
SS_Lecture_3.ppt