Экологический депозит как механизм устойчивости биосферы

Площадь лесов, составляющих основу биомассы планеты, имеет тенденцию к возрастанию (Тайерни, 1992, Bjorn, 1995). Данные же о сокращении видового состава планеты не могут быть серьезными хотя бы потому, что неизвестно общее число видов. Оценки варьируют в огромных пределах - от 8 миллионов до миллиарда (Сапунов, 1998а, б). В 80-х - 90-хх гг бытовала оценка скорости исчезновения видов 1 в час (Carpenter, 1991). По последним официальным сводкам (Данилов-Данилян, Лосев, 2000, Данилов-Данилян, Зелиханов, Лосев, 2001) исчезновение происходит в темпе 1 вид в год, что по-видимому, соответствует естественному ходу эволюции биосферы. Однако и эта оценка вызывает сомнения.

Уместно сослаться на данные науки о редких, исчезающих и проблематичных видах - криптозоологии (Heuvelmans, 1988). Они свидетельствуют, что видовое разнообразие планеты много выше, чем кажется при поверхностном анализе. Многие виды, считавшиеся вымершими, живут и размножаются, хотя популяции их малочисленны. Все эти факты - суть проявление закона константности, впервые сформулированного Вернадским - количество живого вещества на планете есть константа (Реймерс, 1991). Абсолютно точных доказательств этого закона нет. Но косвенные подтверждения имеются. Например, данные о неизменном составе атмосферы, неизменности на протяжении миллионов лет соотношения между кислородом и углекислым газом. Такие результаты получены при изучении пузырьков воздуха, законсервированных в магмах, воздушных линз в вечных льдах (Современные проблемы...1991). Это соотношение отражает активность фотосинтеза - основного экологического процесса, продуцирующего исходную биомассу, и количество древесной фитомассы. Критика закона константности биосферы велась давно (см. комментарии А.Перельмана к статье Вернадского 1978 г). Однако последнее время она приобрела политическое звучание. Именно на идеологии глобального кризиса в смысле необратимой деградации биосферы планеты основано большое число международных программ, направленных на сохранение биоразнообразия - программ, финансово обеспеченных и не обеспеченных научно (Основы экологии, 1998). Идея глобального разрушения биосферы явилась обоснованием теории глобального потепления и следующих из него политических решений в форме Киотского протокола, не имеющего серьезного научного фундамента.

Накоплены многочисленные данные, свидетельствующие о быстром восстановлении биосферы после таких значимых катастроф, как, скажем, Чернобыльская (Ильин, 1994 и др.). В связи с этим вопрос о степени устойчивости биосферы в наши дни является не только чисто научным, но и политическим. Отсюда - острейшая необходимость разобраться в нем, используя весь арсенал современной науки.

Настоящая статья не ставит задачей рассмотреть все основные аспекты устойчивости биосферы. Цель работы - поставить вопрос об одном из механизмов устойчивости биосферы и ноосферы, а именно о роли скрытых биологических решений, которые накапливались в ходе эволюции и используются биологическими системами для выживания, по мере появления такой необходимости.

Под депозитом обычно понимается материальная ценность, вносимая в госучреждение и подлежащая возврату внесшему ее лицу. Депонироваться могут вклады, разработки, научные труды. По аналогии с традиционно понимаемым депонированием можно рассмотреть биологическое депонирование. Под ним будем понимать процесс сохранения в неявном (скрытом) виде биологического решения без его активного использования с сохранением возможности для эволюционного процесса востребовать данное решение.

За каждым геном стоит определенное биологическое решение, осуществляемое на уровне фенотипа. Не проявляемые, "запасные гены" - суть генетический депозит.

В самой здоровой популяции 5% особей атипичны, несут ту или иную наследственную патологию. В экстремальной ситуации доля атипичных форм возрастает примерно в 2 раза (Сапунов, 1986). Это возрастание - один из механизмов адаптации на популяционном уровне. Скрытый резерв изменчивости снимается с депозита и работает на адаптацию всей популяции.

Д.К.Беляев (1979) разработал представление о так называемом "дестабилизирующем отборе", направленном на расширение изменчивости. Как пример такой формы он рассматривал доместикацию - одомашнивание. Это направляющий отбор на снижение оборонительной реакции по отношению к человеку одновременно является дестабилизирующим по комплексу морфологических признаков. Известно, что домашние животные более разнообразны, чем их дикие сородичи. Резерв наследственной изменчивости снимается с генетического депозитария и работает на выживание вида.

Существенный момент эволюции состоит в том, что почти у любого биологического вида имеется, по крайней мере, 2 способа размножения. Большинство высших растений размножается как половым путем, через образование семян, так и бесполым - стеблями, усами, корневищами и т.д. Примером сочетания полового и бесполого размножения служит такое высокоорганизованное животное как броненосец. После полового процесса в организме беременной самки начинается процесс клонирования. Эмбрион распадается на генетически идентичные части, из каждой вырастает молодой броненосец. В результате рождается несколько монозиготных близнецов.

Есть биологические виды, относящиеся к палочникам, тлям и др., популяции которых сплошь состоят из партеногенетических самок. Изредка, под влиянием внешних условий или генетико-автоматических процессов мужские особи все же возникают, тогда осуществляется нормальное спаривание, половой процесс, генетическая рекомбинация. В этом случае можно говорить, что в депонированном состоянии оказалось целое биологическое решение, обеспечивающее раздельнополое размножение. Человек, как известно, размножается половым путем. Тем не менее, клонирование, как скрытый механизм размножения существует. Рождение монозиготных близнецов происходит с частотой 1 - 2 раза на тысячу родов. В данном случае можно говорить о задепонированном варианте размножения. В определенной экологической обстановке бесполое размножение окажется востребованным и будет снято с депонента.

Еще один аспект скрытых адаптивных решений - так называемые таинственные явления человеческой психики, учение о которых разработал Л.Л.Васильев (1964), Б.Б.Кажинский (1962) и другие, главным образом отечественные ученые. Такие явления как телепатия, суггестия, ясновидение, бесспорно, существуют. Широко известна, хотя мало изучена и не имеет теоретического описания способность животных (а иногда и людей) предсказывать катаклизмы как природного, так и антропогенного происхождения, своевременно покидать опасные районы.

В декабре 2004 года на страны Юго-Восточной Азии обрушилось страшное бедствие – цунами. Число погибших – 250 000. С учетом пропавших без вести это значение достигает миллиона. Животные в этом катаклизме практически не погибли. Почти все они – как дикие, так и домашние – заблаговременно покинули опасную зону (личное сообщение сотрудников МинЧС, работавших в Индонезии).

Еще один пример. Участники ядерных испытаний свидетельствуют – за сутки до взрыва животные убегают с территории полигона (Шевченко, 2003). Момент взрыва – военная тайна. Как ее узнают бессловесные твари?

Значит, животные обладают способностью предсказывать будущее. Касается это энергетически значимых событий. Способность к ясновидению не абсолютна. В конечном итоге животные, как и люди, погибают от тех или иных причин.

В какой-то степени способность предсказывать катастрофы есть и у людей, хотя выражена слабее, чем у зверей. Известно (хотя сведения такого рода обобщены лишь в популярной литературе), что корабли, коим предстоит утонуть и самолеты, должные разбиться, в среднем недозаполнены на 15%. Число отказов от рейсов в случае будущей катастрофы повышено. Значит, и люди могут предчувствовать будущее. Но способность выражена не у всех и намного слабее, чем у животных.

За этими обстоятельствами стоят до конца не познанные свойства мозга. У животных эти явления выражены сильнее, чем у человека, пошедшего по социальному пути адаптации. Практическое использование этих свойств затруднено, поскольку для их описания нет серьезной теории (Иезуитов, 2004). Тем не менее, ясно, что у человека они не утеряны полностью, а находятся в скрытом, задепонированном состоянии. Один из аспектов аномальной работы психики – редко фиксируемое впадение человека в летаргический сон. Согласно гипотезе, разработанной И.П.Павловым и позже Л.Л.Васильевым, за этой особенностью психического управления жизненными функциями лежит атавизм, воспоминание о предках людей, впадавших в зимнюю спячку. Сейчас эта способность не востребована и потому в норме не проявляется. Тем не менее, при определенных условиях возможно пробуждение всех перечисленных выше способностей и включение в число адаптивных механизмов, обеспечивающих выживание вида.

Важная характеристика биосферы - видовое разнообразие (Камшилов, 1979). Его оценка опирается на принцип “Необходимого разнообразия Эшби”, который утверждает, что гомеостатичность системы возможна при неком минимальном уровне разнообразия входящих в нее элементов. Методы оценки разнообразия менее просты, чем методы оценки биомассы. Во всяком случае, его нельзя оценивать числом видов на единицу площади хотя бы потому, что нет объективных методов такой оценки.

Рис. Распределение видов в биоценозе по численности.

Распределение видов по численности описывается уравнением

где D, G, H - коэффициенты. Точки А, В, С разграничивают три категории видов - доминирующие (определяющие структуру биоценоза) редкие и скрытые, т.е. насколько редкие, что они не могут устойчиво фиксироваться методами полевой экологии. Последних особенно много и среди их разнообразия может выявиться вид, преадаптированный почти к любым изменениям природной среды. Устойчивость биоценоза определяется не абсолютным числом видов, а той их пропорцией, которая обеспечивает должную гомеостатичность экологической системы. В качестве показателей разнообразия (D) можно использовать формулу Шеннона:

где р - доля i-го вида в биоценозе. Достоверное снижение показателя разнообразия свидетельствует о снижении уровня устойчивости системы. Второй вариант оценки степени разнообразия - через значение коэффициента Н в формуле (1). Его достоверное увеличение говорит об увеличении степени доминирования небольшого числа видов и снижении необходимого разнообразия.

Скрытые виды, всегда присутствующие в экологической системе представляют собой совокупность задепонированных решений, которые при изменении экологической среды могут быть востребованы и размножены по закону геометрической прогрессии.

В новой истории человека разумного мы знаем много случаев, когда непризнанный ученый годами работает, создавая гениальные изобретения, ожидая своего часа. Сей звездный час может и не прийти, но если он приходит, гениальное открытие всплывало, меняя судьбу человечества. Снежный человек - тот же непризнанный эволюцией творец, который совершенствует способы адаптации, возможные для приматов и мало понятные для нас. То, что мы знаем как "таинственные явления человеческой психики" - у него суть повседневная форма существования. Телепатия, суггестия, ясновидение существуют у нас как рудимент. У него это обыденность. Японские ниндзя умеют быть невидимыми, не нарушая законов физики, а умело используя законы психологии и физиологии органов чувств. Вполне возможно, что школа ниндзю-цу возникла в ходе наблюдений за снежными людьми, которые сохранялись на японских островах до периода Средневековья.

Согласно Тейяру де Шардену и В.И.Вернадскому, биосфера на определенной стадии развития породила ноосферу, или сферу разума, в которой определяющей стала социальная активность человека. Но, очевидно, мыслим и другой вариант. Окончательно возможность альтернативного пути развития не снята. Особенно сейчас, когда накопленное оружие массового уничтожения теоретически может уничтожить цивилизацию.

Подведем итоги. Одна из основ устойчивости биосферы и ноосферы - наличие резервов и запасных решений в отношении любой задачи, которые ставит перед живыми организмами природная среда. Резервы и запасные ходы имеют место на всех уровнях организации от молекулярного до биосферного. Совокупность этих запасных решений предлагается назвать "биосферным депозитом". Биосферный депозит – совокупность редких (скрытых) биологических систем и решений, практически не влияющих на структуру и функционирование в данное конкретное время, но при определенных условиях могущих быть востребованными и быстро размноженными по экспоненциальному закону.

Одна из основ устойчивости биосферы - наличие резервов и запасных решений в отношении любой задачи, которые ставит перед живыми организмами природная среда. Резервы и запасные ходы имеют место на всех уровнях организации от молекулярного до биосферного. Совокупность этих запасных решений предлагается назвать "биосферным депозитом". Биосферный депозит – совокупность редких (скрытых) биологических систем и решений, практически не влияющих на структуру и функционирование биосферы в данное конкретное время, но при определенных условиях могущих быть востребованными и быстро размноженными по экспоненциальному закону.

На генном уровне депозитом являются рецессивные мутации и спящие гены. На уровне организмов депозитом можно считать совокупность редких для данного вида адаптивных решений. На уровне экологических систем под депозитом можно понимать скрытые виды, численность которых достаточна для самоподдержания, но недостаточна для устойчивой регистрации методами полевой экологии. Предлагаемая гипотеза состоит в следующем. Когда произошел исторический переход от биосферы к ноосфере, и соответственно, от биологической к социальной форме движения материи, эволюция отрабатывала запасной вариант – переход к психофизической сфере. Последние решения оказались эволюционно неперспективными, и перешли в состояние биосферного депозита. На уровне физиологических решений этот депозит дает себя знать в виде “таинственных явлений человеческой психики”. На уровне биологического разнообразия он проявляется в виде редких сообщений о “снежном человеке”.