Космос - «мир, вселенная и мироздание» (др. греческий), первоначальное значение - «порядок, гармония, красота».
Впервые термин Космос для обозначения Вселенной был применён Пифагором...









Интересные сайты:




Феномен человека на фоне универсальной эволюции

Глава IV Фундаментальная сущность эволюции

Эволюционный принцип минимакса

4.3.4.6. Эволюция круговоротов вещества и энергии

Эволюция открытых систем благодаря их взаимодействию друг с другом происходит много быстрее, чем изолированных (см. разд. 5.5). Именно поэтому для земной биосферы так важен тот факт, что она постоянно «промывается» потоками вещества и энергии. «Важнейшим двигателем планетарной эволюции является непрерывный поток солнечной энергии» [Хаскин, 2003. С. 228]. Интенсивность падающего на Землю солнечного излучения на протяжении миллиардов лет «практически оставалась постоянной, претерпевая лишь сравнительно незначительные флуктуации, связанные с закономерными циклами солнечной активности» [Камшилов, 1979. С. 130-131]. Да и общая биомасса на Земле, начиная с некоторого стартового периода, остается более или менее постоянной. Если даже биомасса биосферы и продолжает расти, то темпы ее роста пренебрежимо малы по сравнению с темпами органической эволюции. Так что бурная эволюция биосферы происходила благодаря все ускорявшимся круговоротам вещества и энергии. Это ускорение круговоротов продолжилось в ноосфере с участием человека.

Круговороты вещества и энергии не были изобретением биосферы, биотическим круговоротам предшествовали на Земле абиогенные, просто с появлением жизни резко возросли их разнообразие, масштабы и интенсивность (см. разд. 4.9 и 7.3).

Идущая из древности идея круговорота вещества и энергии долгое время оставалась достаточно умозрительной. На научную почву применительно к органической эволюции эта идея была поставлена В.И. Вернадским [1926, 1978, 1994], который не только исследовал круговороты как вещества (биогеохимические циклы углерода, углекислого газа, воды и пр.), так и энергии, но и утверждал, что самое жизнь возникла в форме биотических круговоротов, которым обязана своим существованием, и потому с самого начала существует как биосфера. Сегодня понятие биотического круговорота как формы существования жизни стало одним из центральных в экологии [Дювиньо, Танг, 1968; Камшилов, 1970; Вудвелл, 1972; Назаров, 1990] .

Поскольку биотические круговороты обеспечивают жизни не только и не столько сохранение, сколько ее эволюцию, постольку они не являются полностью круговыми. Употребленные энергия и вещество не могут возвращаться в точности в прежнее состояние, иначе эволюция была бы обратимой, т.е. не была бы эволюцией как таковой. Будучи необратимыми («несовершенными»), биотические круговороты эволюционируют, о чем также писал В.И. Вернадский [1926].

Несовершенность первоначальных биотических круговоротов проявлялась в их существенной незамкнутости, как существенно незамкнут поначалу был, например, кислородный цикл. На планете первое время существовали только прокариоты (безъядерные одноклеточные организмы), которые были в своем большинстве анаэробами, способными жить и развиваться при отсутствии в среде свободного кислорода и производившими его более, чем поглощавшими. Это привело около 1,9 млрд лет назад к кислородному отравлению биосферы, вызвавшему к жизни эукариоты (ядерные одноклеточные и многоклеточные организмы), которые оказались способными не только к производству кислорода (растения), но и к его поглощению (растения, животные и грибы). Поскольку же аэробная (кислородная) жизнь энергетически более интенсивна при более экономном расходе ресурсов, чем анаэробная, то в результате круговорот кислорода стал не только более замкнутым, но и более интенсивным и одновременно более экономным (о «кислородной революции» см. также в разд. 4.7.1 и 7.3).

Так оно и шло, биотические круговороты становились все более замкнутыми, все более разнообразными и все более сложными, к ним подключались все более разнообразные органические и неорганические формы. В соответствии с эволюционным принципом минимакса, биотические круговороты становились, с одной стороны, более экономными, с другой — более интенсивными. Иными словами, происходила глобализация метаболизмов, которая, однако, вовсе не является прерогативой биосферы, примерно то же происходило и продолжает происходить на наших глазах в социальном мире (ноосфере). Биотические круговороты по сей день остаются несовершенными (необратимыми), вследствие чего, в частности, образовались залежи ископаемых продуктов жизнедеятельности организмов. Эти отходы жизнедеятельности биосферы постепенно включаются эволюционно более продвинутым социальным миром в свои круговороты, которые, будучи также незамкнутыми, приводят к засорению среды отходами жизнедеятельности теперь уже ноосферы.

Нарастание в ходе эволюции замкнутости круговоротов вещества и энергии не может сделать их в пределе абсолютно замкнутыми (обратимыми) не только из-за общей необратимости реальных процессов, но и вследствие образования все новых структурных «этажей» и выбывания из круговоротов связанных с этими «этажами» все новых порций вещества и энергии. Однако это «поэтажное» выбывание вещества и энергии не носит окончательного характера из-за «смертности» возникающих структур (см. разд. 4.4.4).

4.3.4.7. Рост разнообразия форм энергии

Одним из излюбленных сюжетов экологов и эволюционистов является накопление биосферой энергии. Уже В. Анри [1917] и В.Л. Комаров [1921] писали о задержании и концентрации живым солнечной энергии, а В.И. Вернадский [1926, 1978, 1994] не просто фиксировал факт накопления энергии в биосфере, но и проанализировал основные процессы, посредством которых это происходит. «Эволюция биосферы, отмечал Вернадский, ведет к прогрессивному накоплению превращаемой энергии в поверхностных оболочках Земли, прежде всего в литосфере... По мере развития растительности и усложнения трофических связей в биосфере идет обогащение ее живого и биокосного вещества аккумулированной энергией» [Колчинский, 1990. С. 52].

Однако вряд ли стоит говорить о росте общего количества заключенной в биосфере энергии, поскольку потоки падающей на Землю и излучаемой ею наружу энергии примерно постоянны во времени, да и общая биомасса земной биосферы, как говорилось в разд. 4.3.4.6, более или менее постоянна. Если даже биомасса биосферы и продолжает расти, то темпы ее роста пренебрежимо малы по сравнению с темпами органической эволюции. Что же касается Земли, то ее (пропорциональная массе) энергия совершенно определенно не растет в ходе эволюции био- и ноосферы вследствие возникновения все новых и новых органических и социальных структур и отвечающих им форм энергии. Если масса Земли и изменялась с момента ее возникновения около 5 млрд лет назад, то по своим, «космическим» причинам, а никак не в результате внутреннего структурного усложнения.

В общем случае то обстоятельство, что эволюционный рост сложности сопровождается возникновением все новых форм энергии, связанных с возникающими структурами, не означает, что полная энергия эволюционирующей системы растет — действует закон сохранения энергии. Происходит другое -сохраняясь в ходе эволюции, полная энергия эволюционирующей системы становится все более структурированной, ее формы — все более разнообразными, а распределение энергии по разным формам становится все более неоднородным (все более негауссовым — см. разд. 4.5.6).

При прочих равных условиях, чем больше система, тем меньше ее энергия связи на единицу массы (см. разд. 4.5.4), поэтому нарастающая иерархичность эволюционирующих систем проявляется, помимо прочего, в том, что они характеризуются все более разными значениями энергии связи, характеризующей степень целостности системы.

Такова энергетическая ипостась вектора эволюции в сторону роста сложности и разнообразия материальных паттернов, эквивалентных энергетическим паттернам.





Назад     Содержание     Далее















Друзья сайта: