CC BY
60
УДК 577.4
РОЛЬ ЧЕЛОВЕКА В СУДЬБЕ БИОСФЕРЫ С ПОЗИЦИИ СИСТЕМНОГО АНАЛИЗА1
© 2008 Ю.П.Фролов2
Биологическая эволюция создала человека не для господства над Природой. Его основная задача — защита живой части биосферы (включая вид Homo sapiens) от глобальных природных катастроф и активное участие в ее экспансии за пределы Земли. Этим должна определяться дальнейшая стратегия развития человечества.
Системный подход, широкое использование которого в большой мере обязано работам австрийского биолога-теоретика XX века Л.Берталанфи [1], позволяет составить логически обоснованное предположение о возможном предназначении человеческого бытия и его роли в судьбе биосферы. Отправными положениями при решении этой проблемы являются представления о системной природе всех объектов, изучаемых наукой, сходстве их структуры, а также о формировании в процессе эволюции иерархии систем.
1. Иерархия систем
Простейшей системой, относительно хорошо изученной, является атом, состоящий из ядра и электронов. Атом любого химического элемента имеет свою структуру, представленную расположенными в строгом порядке электронами, которые удерживаются на своих орбитах благодаря электромагнитным взаимодействиям их с ядром. Эта структура детерминирована зарядом ядра (числом протонов в нем). Ядро, в котором сосредоточена основная масса атома, является своего рода носителем информации о структуре последнего. Так, после радиоактивного распада ядра его осколки формируют свои электронные оболочки, превращаясь в атомы новых химических элементов.
Надатомный уровень систем представлен молекулами, структура которых зависит от химических свойств атомов. Протекание химических реакций осуществляется с участием валентных электронов, а строение образующихся молекул оказывается детерминированным структурой атомов. Потенциально возможное число различных молекул, особенно органических, огромно, однако реально образуется ограниченное количество их, которое определяется конкретными условиями протекания реакций.
Клетка является надмолекулярной системой, поскольку ее структура образована макромолекулами, потенциальное разнообразие которых практически неограниченно. Строение и свойства этих молекул опять же детерминированы свойствами
1 Представлена доктором биологических наук, профессором В.Г. Подковкиным.
2 Фролов Юрий Павлович, кафедра биохимии Самарского государственного университета, 443011, Россия, г.Самара, ул. Акад. Павлова, 1.
входящих в них атомов. Однако конкретный набор макромолекул, из которых построена клетка, ограничен естественным отбором и наследственно закреплен на молекулах ДНК. Основной носитель генетической информации у эукариоти-ческих клеток, из которых построены многоклеточные организмы, локализован в специальном органоиде — ядре. В среднем оно составляет третью часть массы клетки, являясь своего рода "головным мозгом" ее. Помимо хранения генетической информации, ядро клетки отвечает за размножение, слаженное протекание внутриклеточных процессов и в целом за ее жизнеспособность.
Многоклеточный организм, построенный из специализированных клеток, является надклеточной системой, жизнеспособность которой обеспечивается совместной работой нервной, эндокринной и иммунной систем, ведущая роль среди которых принадлежит первой.
2. Место человека в иерархии систем
Среди многоклеточных организмов наивысшего развития достигли представители эволюционно самого молодого вида Homo sapiens. Благодаря прямохождению у предка человека освободились передние конечности, которые со временем превратились в органы, осуществляющие трудовую деятельность. В процессе труда совершенствовалось строение рук, улучшалась координация их движения, прогрессивно развивался головной мозг, прежде всего кора его полушарий. Появилась способность к абстрактному мышлению. Все это коренным образом изменило образ жизни людей, сделало их менее зависимыми от внешних условий, позволило изменять в желаемом направлении окружающую среду. Если в начале становления человека разумного его поведением управляли инстинкты, то теперь он сам стал хозяином своего поведения.
Важной особенностью образа жизни людей является его общественный характер. Резко возросшая численность населения Земли, освоение громадных территорий, а также коллективная трудовая деятельность обусловили формирование новой — надорганизменной системы с ее сложным составом, расслоением людской массы на различные категории, с разветвленной структурой управления. По сути, вся история человечества представляет собой широкомасштабный, часто кровавый эксперимент по выработке наиболее приемлемой для людей структуры общества, практически полностью игнорирующий "собственные интересы" окружающей среды.
В ходе биологической эволюции происходило поглощение вновь возникающими системами систем более низкого уровня, которые становились их подсистемами. При этом по мере повышения уровня организации систем прогрессивно растет их потенциальное разнообразие, которое реализуется лишь частично. Реализующиеся варианты систем в процессе биологической эволюции определяются естественным отбором. В связи с возрастанием разнообразия систем (числа степеней свободы) процесс биологической эволюции ускоряется. Вид Homo sapiens является наиболее молодым и высокоорганизованным среди всех творений Природы. Им фактически завершается совершенствование биосистем, осуществляемое естественным путем, так как за исторически небольшой срок Homo sapiens достиг такого могущества, что стал главенствовать в судьбе биосферы.
Раздражимость, будучи одним из основных проявлений жизни, в эволюции животных организмов непрерывно совершенствовалась, благодаря чему возникли многочисленные инстинкты. Низшая нервная деятельность, осуществляющая ре-
флекторную регуляцию внутреннего состояния организма, и высшая нервная деятельность, обеспечивающая целесообразность поведения в меняющихся условиях жизни, у животных реализуются в режиме реального времени, то есть путем непосредственного реагирования на тот или иной раздражитель. Разумная деятельность, присущая человеку, может осуществляться с опережением. В этом случае человек задолго начинает готовиться к активному участию в предстоящем событии (которое может и не произойти), то есть без непосредственного раздражения со стороны последнего.
Осмысленное прогнозирование событий стало возможным благодаря усиленному развитию у человека новой коры (неокортекса), внутренняя структура которой позволяет анализировать поступающую информацию, создавать модели предстоящего поведения и отбирать наиболее оптимальные из них. В этом и состоит одна из наиболее важных задач разумного поведения.
До появления человека интеграция деятельности живых организмов в биосфере осуществлялась за счет различного рода внутри- и межпопуляционных связей и по выполняемой задаче напоминала работу вегетативной части нервной системы отдельно взятого организма, которая управляет деятельностью внутренних органов.
Современное население Земли, сложным образом структурированное, входит в качестве подсистемы в состав биосферы и является своего рода ее "головным мозгом", где роль нейронов выполняют отдельные люди. В этом отношении современную биосферу можно рассматривать как разумный сверхорганизм, в котором высшие функции управления и контроль над процессами саморегуляции осуществляют представители вида Homo sapiens. Эволюция сотворила разумные существа не для того, чтобы они использовали свои преимущества для наиболее полного удовлетворения своих непрерывно растущих потребностей, а для надежной защиты биосферы от возможных катастроф антропогенного и природного происхождения. В этом, собственно, и заключается главный смысл человеческого бытия. Он не отрицает стремление людей к здоровой обеспеченной жизни, к победе над процессами старения и всеми болезнями. Высший смысл человеческого бытия лишь обязывает людей направлять основные усилия на предотвращение трагических последствий грядущих катастроф, заблаговременно мобилизовать свою работу на этом направлении, подобно тому, как они поступают при военной угрозе, пренебрежение которой обычно приводит к большим жертвам и лишениям.
О глобальных угрозах для биосферы (без которой и человечество не способно к длительному существованию) со стороны катастроф антропогенного происхождения уже много сказано. К их числу относятся исчерпание энергетических ресурсов, минерального сырья, нарастающий дефицит продуктов питания, чистой питьевой воды, запредельное загрязнение окружающей среды (химическое и электромагнитное), изменение климата, обусловленное парниковым эффектом, сопровождаемое массовым таянием льдов, нарушение озонового слоя (озоносферы) и др. Эти катастрофы могут быть предотвращены с помощью известных науке способов, нужна лишь воля народов.
Геологические катастрофы обусловлены преимущественно тектоническими движениями, сильной деформацией горных пород, интенсивным магматизмом. Следствием внезапных смещений и разрывов в земной коре или верхней части мантии являются землетрясения, которые могут вызвать цунами и нередко ведут к катастрофическим последствиям. Трагический результат таких природных катаклизмов в настоящее время может быть многократно усилен, если они захватят раз-
растающиеся, подобно раковым опухолям, мегаполисы с их амбициозными небоскребами или опасные инженерные сооружения (атомные электростанции, плотины гидростанций и др.). На земном шаре существуют обширные участки с высокой сейсмической активностью, которая периодически проявляется в виде катастрофических землетрясений (Лиссабонское, Калифорнийское, Мессинское, Ашхабадское, Чилийское, Спитакское и др.). Подходы к существенному уменьшению трагических последствий геологических катастроф для людей и живой природы существуют, но их реализация требует больших усилий в научно-технической и производственной областях, более равномерного размещения населения на территориях государств, создания тщательно продуманной инфраструктуры.
Катастрофы космогенного происхождения нередко относятся к разряду наименее предсказуемых. Предсказуемыми являются периоды потепления и похолодания на Земле, связанные с изменениями ее удаленности от Солнца и угла наклона оси вращения по отношению к плоскости эклиптики. Потепление приводит к общему таянию ледников, повышению уровня океана и затоплению материков. Практически непредсказуемыми являются случаи падения на Землю крупных астероидов, которые с космическими скоростями врываются в атмосферу и помимо прямого разрушительного эффекта могут спровоцировать тектонические катаклизмы, а также вулканическую активность с серьезными последствиями для живой природы. Косвенно о разрушительной силе астероидов свидетельствуют размеры кратеров, образовавшихся после их падения на разных территориях нашей планеты. Так, Аризонский метеоритный кратер (США) имеет диаметр 1200 м и глубину 180 м. Достоверно установлены кратеры диаметром до 3,5 км (Канада). В Африке заподозрено метеоритное происхождение кратеров, имеющих диаметр до 40 км (Трансвааль) [2]. Самый крупный из достоверных метеоритных кратеров — Попигайская котловина, расположенная на севере Сибирской платформы. Размеры внутреннего кратера составляют 75 км, а диаметр внешнего достигает 100 км. Катастрофа произошла 30 млн лет назад, когда космическое тело с большой скоростью пробило толщу осадков и затормозилось в породах фундамента Сибирской платформы на глубине 1200 м. Второй по величине метеоритный кратер расположен вблизи города Нижний Новгород (Пучеж-Катунская впадина диаметром около 100 км). В Антарктиде (Земля Уилкса) найден скрытый подо льдами кратер метеоритного происхождения около 240 км в диаметре. Существует предположение, что залив Святого Лаврентия в Канаде является частью гигантского ударного кратера диаметром 290 км и глубиной порядка 6 км [3].
Большую опасность несет космическая радиация. Вспышки сверхновых звезд вблизи Солнечной системы, происходящие примерно один раз в сотни миллионов лет, на тысячелетия повышали уровни космической радиации на Земле в десятки и сотни раз [4]. Другая причина повышения уровня космической радиации на земной поверхности — инверсия геомагнитного поля, когда северный и южный магнитные полюсы менялись местами. Считают, что такая смена происходит в среднем с периодичностью 500 тысяч лет, при этом напряженность геомагнитного поля, защищающего планету от космической радиации, плавно понижается в 3-4 раза [3]. Наибольшую опасность радиация представляет для млекопитающих (включая человека), которые обладают самой высокой радиочувствительностью среди живых организмов. И падение гигантского астероида на Землю, и очередная вспышка сверхновой звезды в окрестности Солнечной системы могут произойти в любое время, вызвав катастрофу, по сравнению с которой детской шалостью покажутся такие локальные рукотворные апокалипсисы, как англо-американская
бомбардировка Дрездена или американская атомная бомбардировка Хиросимы и Нагасаки.
Катастрофическими могут быть последствия возникновения и массового распространения новых смертельных инфекционных заболеваний человека и животных, которому благоприятствует концентрация населения в городах, а сельскохозяйственных животных — в крупных хозяйствах. Другим глобальным, угрожающим человечеству биологическим фактором является непрерывное накопление неблагоприятных мутаций, чему способствовал выход вида Homo sapiens из-под действия естественного отбора.
Этот далеко не полный перечень угроз, способных поставить на грань вымирания человечество и окружающий живой мир, прежде всего его высокоорганизованных представителей, свидетельствует о чрезвычайной важности и сложности задач, решение которых доверила обществу породившая его Природа.
Создается впечатление, что эволюция целенаправленно шла по пути формирования человека разумного и создания благоприятных условий для реализации им своих возможностей. Сюда относятся прямохождение, освободившее передние конечности для труда, хорошее их развитие, в частности кисти (в отличие, например, от кенгуру), достаточно высокая степень кортикализации функций у предшественников человека, наличие у них голосового аппарата, способного к превращению в речевой аппарат. Homo sapiens начал свой путь на суше, в атмосфере с высоким содержанием кислорода, которая защитила его от жесткого ультрафиолетового излучения и космической радиации, в условиях хорошей обеспеченности животной и растительной пищей, использования огня, животных для быстрого передвижения и в качестве тягловой силы. В достаточном количестве имелись материалы для построения жилищ, минеральное сырье и накопленные на предыдущих этапах эволюции запасы энергоносителей (каменного угля, нефти, газа), древесина, а также используемые в последнее время ядерные руды. Все это способствовало быстрому формированию человека современного типа.
Если направление эволюции организмов жестко определялось действием естественного отбора, то мыслительный процесс, который должен решать сложные задачи защиты биосферы от предстоящих глобальных угроз, ничем не ограничен, он "отпущен в свободное плавание" научного поиска. Практическая реализация результатов мыслительного процесса, равно как и выбор своего жизненного пути каждым человеком, жестко не ограничены какими-либо рамками. Однако и здесь существуют конкретные механизмы обратных связей, которые оценивают правильность принятых решений и корректируют их. Поэтому правильным будет разумный выбор, который объективно учитывает все плюсы и минусы вариантов возможных решений задачи. Все другие организмы, "не обремененные" мыслительными способностями, действуют в границах сиюминутной целесообразности — младшей сестры разумности, которая в отличие от последней не может предвидеть свое будущее состояние.
В плане рассматриваемой проблемы как отдельный человек, так и общественные классы, а также целые государства в выборе своего пути могут руководствоваться гедоническими соображениями получения максимума удовольствий при минимуме затраченных усилий, например, "проедая" невозобновляемые природные богатства, которые принадлежат и последующим поколениям. Такой подход к жизни ведет в тупик.
Активная разумность человечества, когда оно не только выбирает траекторию своего развития, но и собственными усилиями реализует ее, перевела биосферу
в новое состояние — ноосферу. Гедонистский подход человечества к своей роли в ноосфере, предусматривающий максимальное использование возможностей живой природы только для удовлетворения своих потребностей, не соответствует стратегии ее развития. Рассмотренный ряд иерархических уровней от атома до ноосферы, в котором при последовательном повышении их организации, несмотря на "поглощение" вышележащими системами нижележащих, сохраняется структура последних, демонстрирует и эволюционную преемственность подсистемы, ответственной за сохранность системы в целом (принцип сквозной структурности) [5]. Для ноосферы такой подсистемой является человечество. Поэтому гедонистский подход его к своей роли в ноосфере неприемлем. Не биосфера для человека, а человек для нее, поскольку, несмотря на разрекламированные фантастические возможности нанотехнологии, полноценное существование человечества без биосферы невозможно, как невозможна (и бесцельна) жизнь головы, отделенной от тела.
Таким образом, научный подход к проблеме смысла человеческого бытия нацеливает дееспособную часть населения планеты на интенсивное приобретение знаний и использование их в жестком противостоянии угрозам жизни биосферы, которые могут возникнуть неожиданно и в любой момент времени.
В нынешнее время появилась и принципиальная возможность активно противостоять грядущим катастрофам техническими средствами. В этом неимоверно трудном деле люди должны отбросить все, что их разъединяет, и на гуманитарной основе объединиться перед лицом ожидающих их испытаний. Необходимо хотя бы на неопределенное время отказаться от несущественных потребностей и сосредоточиться на главном, помня о своей планетарной миссии. Требуется скрупулезным образом оценить имеющиеся материальные и энергетические ресурсы. Так, ускоренное развитие атомной энергетики может истощить запасы ядерного сырья, которое, будучи наиболее концентрированным источником энергии, может потребоваться для разрушения астероидов путем взрывов или с помощью сверхмощных лазерных пушек, расположенных вместе с ядерными источниками энергии на околоземной орбите, или для изменения траекторий угрожающих Земле небесных тел с помощью направленных атомных взрывов. Вместо Ноева ковчега, в котором было "каждой твари по паре", люди должны создать такие средства защиты от катаклизмов, которые надежно обезопасили бы всю биосферу. В этом и состоит основное предназначение людей.
Предназначение человечества как подсистемы, отвечающей за судьбу биосферы, проявляется и в расширении ее жизненного пространства. Представители всех иерархических уровней биосистем (от молекул ДНК до организмов) обладают способностью к самовоспроизведению, которая придает экспансионистский, наступательный характер проявлениям жизни и не позволяет ей угаснуть даже при экстремальных условиях. Способность воспроизводить себя приобрела и биосфера, но только после появления современного человека. Потребность биосферы в экспансии трансформировалась в стремление людей осваивать космическое пространство. Широкомасштабная реализация этого проекта предполагает непосредственное пребывание в необычных условиях человека, которому нужна естественная среда обитания. Отсюда вытекает необходимость создания искусственных биосфер желательно с полным круговоротом веществ, то есть способных осуществлять регенерацию атмосферы, утилизацию отходов жизнедеятельности людей, обеспечивать их пищей и чистой водой. Работы в этой области уже в течение нескольких десятилетий ведутся в нашей стране и за рубежом [6].
Искусственные биосферы, в первую очередь, нужны при длительных пилотируемых полетах к другим планетам (например, на Марс). Потребуются они при освоении Луны и планет Солнечной системы, а также на крупных околоземных космических станциях. Земная биосфера с участием человека будет "отпочковы-вать" от себя небольшие искусственные биосферы с ограниченным числом видов организмов и отправлять их в космос. Эти биосферы будут различаться между собой по видовому составу организмов. Вот здесь и потребуется все разнообразие видов, которое "неразумная" Природа создала в процессе эволюции, отведя земной биосфере роль питомника организмов для искусственных биосфер. Кроме того, последние могут включать искусственно полученные организмы, наилучшим образом приспособленные к обеспечению жизнедеятельности человека в космическом пространстве.
Со временем при активном участии людей в околоземном, а затем — межпланетном пространстве появится множество обитаемых искусственных биосфер, которые вместе с земной биосферой сформируют новый — надбиосферный уровень в иерархии систем.
Заключение
Итак, "природа не храм, а мастерская, и человек в ней работник" (И.С.Тургенев). Живая природа создала его для гарантированной защиты достижений биологической эволюции от неминуемых катастроф, способных отбросить биосферу к первоначальному состоянию с примитивными организмами. Она снабдила человека всем необходимым для решения этой задачи, и он ее выполнит, если преодолеет соблазн превратиться из работника в господина. Если же человек пожелает возвыситься над живой природой (частью которой он является) и все отпущенные ему ресурсы заставит работать только на себя, то глобальный крах биосферы (вместе с человечеством) станет неминуем. Чтобы этого не произошло, необходимо подавить в себе ненасытного монстра потребительства, ограничившись обеспечением лишь жизненно важных потребностей. Остальные усилия должны быть направлены на выполнение той задачи, которую поставила Природа перед человечеством. На этом пути человек наиболее полно реализует заложенные в него творческие способности, развивает их и тем самым дальше совершенствует себя как представителя вида Homo sapiens.
Более глубокое понимание своего места в мире человечество обретет позднее, когда поднимется на новую ступень мышления, перейдет от отражения в сознании свойств окружающих объектов к проникновению в их внутреннюю сущность. Интуитивное осознание человеком поверхностного характера своего знания дает надежду на возможность в будущем постичь абсолютную истину.
Литература
[1] Bertalanffy, L. von. General system theory. Foundations, development, applications / L. von Bertalanffy. - N-Y, 1968.
[2] Воронцов-Вельяминов, Б.А. Очерки о вселенной / Б.А.Воронцов-Вельяминов. - М.: Наука, 1980. - 672 с.
[3] Резанов, И.А. Великие катастрофы в истории Земли / И.А.Резанов. - М.: Наука, 1980. - 176 с.
[4] Кузин, А.М. Природный радиоактивный фон и его значение для биосферы Земли / А.М.Кузин. - М.: Наука, 1991. - 117 с.
[5] Фукс-Киттовский, К. Проблемы детерминизма и кибернетики в молекулярной биологии / К. Фукс-Киттовский. - М.: Прогресс, 1980. - 375 с.
[6] Аллен, Дж. Космические биосферы / Дж.Аллен, М.Нельсон. - М.: Прогресс, 1991. - 127 с.
Поступила в редакцию 26/XII/2006; в окончательном варианте — 26/XII/2006.
ROLE OF MANKIND IN THE BIOSPHERE FATE: ASPECTS OF SYSTEM ANALYSIS3
© 2008 Yu.P.Frolov4
The man was created by forces of biological evolution not for the leadership over nature. The main problem of mankind is connected with protection of living beings in biosphera (including Homo sapiens) from global natural catastrophes. The mankind also must fulfill the aim of life expansion over the Earth. The strategy of mankind development must be connected with this paint.
Paper received 26/XII/2006. Paper accepted 26/XII/2006.
3Communicated by Dr. Sci. (Biol.) Prof. V.G. Podkovkin.
4Frolov Yuriy Pavlovich, Dept. of Biochemistry, Samara State University, Samara, 443011, Russia.
