Xreferat.com » Рефераты по науке и технике » Экогенез Homo sapiens и проблемы SETI в аспекте эволюционной экологии

Экогенез Homo sapiens и проблемы SETI в аспекте эволюционной экологии

Аспекты и подход

В начале гипотезы о множественности обитаемых миров лежит интерес людей не столько к Иным, сколько к Себе. Во всяком случае трудно иначе объяснить устойчивое бытование данного конструкта в разных социокультурных средах на протяжении более чем двух тысячелетий.

По сути, это один из возможных подходов к проблеме места человека в Универсуме, и в данном качестве он имеет два аспекта - экзистенциальный и гносеологический. Первый связан с рефлексией таких экзистенциально-психологических феноменов, как одиночество, смысл бытия, самоидентичность и свобода (как осознанная возможность выбора). Второй отражает попытки преодолеть гносеологические ограничения. налагаемые феноменом уникальности, понять сущность системы - будь то жизнь, разум или цивилизация, - предъявленной в единственном экземпляре наблюдателю, находящемуся внутри самой системы. Впрочем, проблемы, связанные с гносеологическими тупиками, тоже экзистенциальны...

В рамках гносеологического аспекта и в контексте SETI предлагается анализ истории экосистемы Земли (биосферы) и экогенеза рода Нота на уровне главных системообразующих факторов, которые, как полагают авторы, могут быть приняты в качестве универсальных для экосистем земного типа. Таковые определяются здесь как экосистемы: а) возникшие на планетах; б) локализованные внутри областей Вселенной, гравитационно устойчивых относительно космологического расширения; в) представленные на элементарном (системном) уровне дискретности живого вещества индивидами (особями); г) имеющие пространство выбора на элементарном и целостном уровнях дискретности; д) развивающиеся исторически в среде поколений (эволюционирующие).

Предполагается, что экосистсмный подход приблизит нас к пониманию сути некоторых параметров формулы Дрейка, считающейся основной [1] для проблемы SETI:

N = n P 1 P 2 P 3P 4 t 1 / T ,.

где N - число высокоразвитых цивилизаций Галактики, синхронных нам; n - число звезд; Р 1 - вероятность наличия у звезды планетной системы; Р 2 -; - вероятность появления жизни на планете; Р 3 - вероятность эволюции жизни до разумной; Р 4 - вероятность достижения технологической эры; t 1- средняя длительность технологической эры; Т - возраст Галактики. Ниже речь пойдет о факторах, определяющих P 3, P 4 и t 1.

Ресурсы экогенеза

Процесс экогенеза, т.е. освоение среды в процессе эволюции, возможен лишь при наличии ресурсов. Для живых систем, будь то особь, вид или экосистема в целом, эволюционные ресурсы в самой общей форме могут быть определены (представлены) как: масса-энергия (М-Э), пространство-время (П-В) и структура-информация (С-И). Эти три пары исчерпывают наблюдаемые формы бытия; им соответствуют три типа ресурсов и ресурсных стратегий экогенеза.

Длительность экогенеза (= длительность бытия экосистемы) зависит нс от количества, а от исчерпаемости лимитирующего ресурса. Ресурсы всех типов конечны в конечной Вселенной и потому в принципе исчерпаемы.

Ресурсы М-Э-типа исчерпаемы, поскольку М-Э-процессы происходят и термодинамической стреле времени. Проблема исчерпаемости может быть снята, если стрела замкнута в идеальный цикл, чего в природе нс наблюдается. Однако наложение циклической конфигурации времени процесса на линейную снижает темпы исчерпания.

Ресурсы П-В-типа исчерпаемы, поскольку есть пределы дискретности П-В вообще. пределы дискретности живых систем в частности и характеристическое время каждой системы (длительности элементарного события) конечно в обоих смыслах. Процессы освоения П-В-ресурсов экосистемами и конфигурация времени имеют циклический [2[ характер (циклы сукцессий, циклы филоценогенеза и др.). Пространство рассматриваемых экосистем находится вне космологической стрелы времени, т.е. оно стабильно. Ограниченные рамками основной темы, остановимся и констатируем очевидность того. что дефицит ресурсов П-В-типа возникает в экосистемах явно позже, чем дефицит М-Э-ресурсов.

Ресурсы С-И-типа в сравнении с двумя первыми можно считать практически неисчерпаемыми, поскольку живая система любого уровня по определению открыта информационно, в то время как в М-Э- и П-В-смысле имеет ограничения.

Итак, ресурсы М-Э-типа можно считать лимитирующими для экогенеза.

Стратегия экогенеза определяется лимитирующим ресурсом, поэтому имеет место иерархия ресурсных стратегий. С-И-стратегия обеспечивает живым системам доступ к ресурсам других типов, П-В-стратегия дает возможность распределения и перераспределения М-Э-ресурсов.

На Земле все три типа ресурсных стратегий существуют со времени появления жизни, но в эволюции экосистемы планеты (биосферы) наблюдается последовательная смена доминирующих стратегий.

Вся М-Э внешних оболочек Земли и земной коры включена, как показал В. Вернадский [З], в биосферные круговороты. Это означает, что все возможные для естественной (доантропогенной) экосистемы М-Э-ресурсы принципиально освоены. М-Э-стратегия реализуется прокариотными организмами уже 3,8 млрд лет. В этой стратегии прокариоты не имеют (не имели) себе равных ни по разнообразию включенных в метаболизм веществ, ни по набору используемых источников энергии.

Последние 2 млрд лет в биосфере происходит только перераспределение М-Э-ресурсов между организмами и между экосистемами. Начало такой, преимущественно П-В-стратегии связано с появлением эукариот (сначала одноклеточных, а затем многоклеточных) и отразилось в феномене роста биоразнообразия (и увеличения числа экологических ниш). Максимум последнего для наземных экосистем, где сосредоточено 99% биомассы [4], пришелся на вторую половину миоценовой эпохи, 6-12 млн лет назад [5]. В это время П-В биосферы, по-видимому, достигло предела дискретности (во всяком случае таковы факты палеонтологической летописи). Возможности перераспределения М-Э-ресурсов за счет переструктурирования П-В были в принципе исчерпаны (хотя состав пользователей, естественно, менялся).

После этого события ("эпохи климакса", по Б. Куртэну) главным условием эволюционного успеха стал прогресс в использовании информационных потоков экосистемы. Для этого организмам необходима подсистема обработки сигналов, имеющая сложную структуру (субстрат памяти). На Земле общим для всех стволов животного царства в ряду других прогрессивных специализаций структур является увеличение относительных размеров к концентрации нервной системы (принцип цефализации). Это направление специализации имманентно С-И-стратегии и чревато появлением Разума.

Темпы цефализации в каждой из филогенетических линий непостоянны, формы ее многообразны, прогнозирование эволюционного процесса сродни прогнозированию процессов в атмосфере. 500 млн лет назад, когда жизнь преодолела почти 9/10 дистанции от бактерии до Сократа, гипотетический наблюдатель еще не мог бы определиться по "месту" возникновения разума: в море или на суше? 30 млн лет назад он колебался бы между Старым и Новым Светом, между лемурами и обезьянами. Даже 2 мли лет назад наблюдатель, будь он самим Дарвином или Симпсоном, воздержался бы от оптимизма относительно перспектив уже возникшего рода Homo. Только свет первого костра осветил уже пройденную точку бифуркации. Homo все-таки пришел первым.

Поскольку жизнь может появиться (состояться) только в среде ресурсов, определенных основными формами бытия, поскольку она может существовать только в форме экосистемы, поскольку существует иерархия исчерпаемости ресурсов, определяющая смену эпох доминирования типов ресурсных стратегий, и поскольку С-И-ресурс во времени Галактики Т практически неисчерпаем, вероятность появления разума можно полагать равной вероятности появления жизни (P 3 = Р 2) при t жизни больше или равно 4 млрд лет.

Точка бифуркации, в которой реализуется вероятность появления разума, находится в той области стрелы времени, где исчерпываются возможности П-В-стратегии.

Стратегии экогенеза

Существуют два полярных направления эволюционной стратегии организма относительно среды: одно ведет к достижению максимально возможной независимости от среды, второе - к включению в нее. Если в качестве среды рассматривать экосистему, а направлениям единой эволюционной стратегии придать условный статус отдельных стратегий, то первое из направлений как бы игнорирует целостность экосистемы и потому может быть названо "стратегией автономизации" (А-стратегия, АС). Второе направление, приводящее к встраиванию организма в экосистему,- "стратегия интеграции" (И-стратегия, ИС). В рамках экосистемы АС в онтогенетическом смысле первична; ИС производна от АС; она возникает в зоне перекрытия пространств ресурсов организмов (ресурсов М-Э-, П-В- и С-И-типов), т.е. их фундаментальных экологических ниш.

Фундаментальная ниша характеризует потенциальную способность вида присваивать ресурсы М-Э-типа и ту часть П-В-ресурса, которая в экологии определяется как пространство обитания (физическое пространство). Это ограничивает возможности АС. Абсолютная АС, если таковая возможна, ведет к присвоению лимитирующего ресурса, исчерпанию его (поскольку, "игнорируя" экосистему, исключает ресурс из цикла) и прекращается, ибо ни один вид не может жить в среде своих метаболитов. Это может быть продемонстрировано in vitro в эксперименте, имело место в локальных естественных ситуациях, но никогда не осуществлялось in vivo в масштабах биосферы, поскольку в ней, как в системе, всегда содержалось более одного структурного элемента (вида), успешно претендующего на один ресурс.

Границы возможной ИС совпадают с границами экосистемы. Последовательно примененная к живому веществу биосферы, она в пределе может привести к появлению единственного симбиогенетического организма (симбиогенетической химере), фундаментальная ниша которого будет равна биосфере, существа абсолютно А-страте-гичного по определению и идущего к уже описанному финалу.

Длительное существование экосистемы возможно лишь при чередовании АС и ИС во времени и пространстве. При АС-ИС-балансе исчезает противоречие (условие развития), что приводит систему, открытую (не замкнутую) хотя бы по одному параметру (например, по С-И-ресурсу), к дестабилизации [б].

Экогенез рода Homo и биосфера

Существенные для начальных этапов экогенеза Homo события эпохи упомянутого выше кризиса в общем таковы:

Экосистема, достигнув предела П-В-дискретности, обрела высочайший уровень целостности. Это обусловило ее стабильность в континууме предсказуемых изменений параметров среды, но обернулось крайней уязвимостью для флуктуаций. Конкретным триггером стал "непредсказуемый" по длительности и/или интенсивности климатический стресс, отмеченный в геологической летописи событием "мессинийского кризиса солености" f7].

В результате климатического стресса продуктивность наземных экосистем упала до уровня, приведшего не только к "сбросу" излишней массы консументов, но и, судя по наблюдаемым результатам, к падению уровня биоразнообразия, исчезновению из летописи более 50% родов млекопитающих - упрощению структуры и падению целостности системы.

Это обеспечило экогенетический успех организмам с невысоким уровнем специализации, что обычно [2, 7] для известных посткризисных ситуаций прошлого и настоящего. В частности, это позволило неспециализированным предкам австралопитеков интегрироваться в высокопродуктивные сообщества саванн. Некоторые из их потомков затем зашли в процессе экогенеза в тупики трофической специализации, но те, для кого ключевым ароморфозом стала бипедалия, освободившая руки от локомоторных функций, обрели потенциальную возможность к органопроекции (см. ниже). Дальнейшее течение этого процесса, связанное со становлением разума, менее существенно для экосистемы, чем его результат.

Человек как вид в экосистеме обладает двумя наблюдаемыми видоспецифичными особенностями, определяющими место в пространстве ресурсов, - трофической и морфологической амбивалентностью.

Первая означает способность включиться в любое место пищевых цепей экосистемы в качестве ее конечного члена, замыкающего на себя поток М-Э-рссурсон. Отсюда следует возможность такого же включения на любой уровень в пирамиде вещества-энергии (М-Э) на любой стадии сукцессии. В общей форме эта особенность может быть описана как свойство включаться в любое место потоков экосистемы, используя все виды ее М-Э-ресурсов в качестве конечного члена ряда консументов.

Морфологическая амбивалентность - это способность, используя создаваемые путем органопроекции [8] квазиорганы, освоить все поле возможных в биосфере "достижений морфологического прогресса", применяя их в рамках П-В-стратегии для переструктурирования "под себя" пространства М-Э-ресурсов и обоснованно претендуя на соответствующие морфологическим прототипам квазиорганов части пространства обитания и другие ресурсы П-В-типа.

Эти особенности являются видовыми признаками Homo sapiens, функциональными по сути. В экосистеме они выступают как факторы. Действуя совместно, факторы трофической и морфологической амбивалентности позволяют виду Homo sapiens использовать все ресурсы М-Э и П-В-типа, существующие в биосфере, "перехватывая" ресурс ее экогенеза.

Схема "перехвата ресурсов" реализуется через фактор морфологической амбивалентности, позволяющей человеку выполнять в биосфере функции других видов, создавая аналоги их экологических подсистем (блоков экосистемы), собирая из этих блоков свою, антропогенную, систему перераспределения ресурсов биосферы. Размещенная в собственном пространстве обитания (пребывания), эта система образует антропосферу.

Пространства пребывания антропогенной и природной экосистем - это одно и то же физическое пространство. Обе экосистемы используют одни и те же ресурсы. Системное подобие биосферы и антропосферы обусловлено генезисом второй. Все - это предпосылка неизбежных конкурентных отношений. Первоначально возникает коллизия "Homo sapiens versus других видов", она перерастает в коллизию "антропосфера versus биосферы". имеющую более нысокип системный ранг глобального кризиса.

Ход кризиса и его финал определены альтернативностью стратегий экогенеза конкурирующих систем. Биосфера но определению И-стратсгична, антропосфера возникает как результат последовательной и неограниченной (до поры) А-стратегии одного вида. Очевидно, неизбежен процесс замещения биосферы антропосферой, что уже наблюдается, причем на высоком структурно-системном (биомном) уровне. Биом степей, например, полностью замещен антропогенными ландшафтами агроценозов и пастбищ.

Указанные выше коллизии сопровождаются антропогенными экологическими кризисами, масштаб которых возрастает вместе с ростом Ойкумены. В экогенезе рода Homo выделяют не .менее пяти кризисов: первый из них - кризис обеднения ресурсов промысла и собирательства, ответом на который стала примитивная, первоначально "стихийная" биотехнология типа "выжигания растительности для ее лучшего и более раннего роста" [4]; реакция экосистемы - изменения структуры доминантное™ в фито-ценозах, появление пирофильных фитосообществ, исчезновение ряда консументов (крупных позвоночных). Этот кризис проявился не синхронно и не повсеместно. Самые ранние события - более 100 тыс. лет'назад, поздние отголоски -'в практике подсечно-огневого земледелия. Суть других кризисов (донеолитический кризис перепромысла с последовавшей "неолитической революцией"; кризис примитивного поливного земледелия, приведший к освоению неполивных земель; кризис нехватки растительных ресурсов, вызвавший промышленную революцию), включая современный, довольно широко известна и/или считается достаточно ясной в контексте противоречия "природа-человек". В рамках данного исследования более интересен внутрисистемный (ч антропосфере) аспект кризиса.

Кризисы в антропосфере

Антропосфера как любая экосистема состоит из трех структурных блоков:

продуценты (П-блок - ПБ), консументы (К-блок - КБ) и деструкторы (Д-блок - ДБ). Ресурсообразующий ПБ включает не только продукцию всех царств биосферы (от высших животных и растений до грибов и бактерий), но и вещество-энергию других геосфер: атмо-, гидро- и литосферы (см. далее комментарий к тезису Вернадского о научной мысли как о геологической силе). КБ в антропосфере - фактически только человек, причем он (КБ) постоянно расширяется за счет увеличения народонаселения и роста качества жизни. ДБ включает в себя как естественные редуценты, так и искусственные системы переработки отходов.

Следствие расширения ПБ (для нужд антропосферы) - появление в экосистеме М-Э в количестве, избыточном для природных круговоротов. Отсюда проблема отходов и термического загрязнения всей экосистемы. В общей форме - это кризис реду-центов (деструкторов). Преодоление данного кризиса - в расширении ДБ и замыкании технологических циклов: создании круговоротов вещества, дополняющих природные циклы, что требует постоянного притока энергии в ДБ. Рост энергетических потребностей КБ и ДБ чреват термодинамическим кризисом и нарушением М-Э-баланса экосистемы, т.е. кризисом устойчивости.

Критические

Если Вам нужна помощь с академической работой (курсовая, контрольная, диплом, реферат и т.д.), обратитесь к нашим специалистам. Более 90000 специалистов готовы Вам помочь.
Бесплатные корректировки и доработки. Бесплатная оценка стоимости работы.

Поможем написать работу на аналогичную тему

Получить выполненную работу или консультацию специалиста по вашему учебному проекту

Похожие рефераты: