изолированный участок, например, Манчжурская тайга для амурского тигра. Такие

виды называют эндемичными, или эндемиками. В других случаях вид распространен

по всему земному шару - виды-космополиты. Чаще ареал вида бывает разорван, вид

существует отдельными группировками - популяциями.

Популяция - некоторая изолированная совокупность особей одного вида,

длительное время населяющая определенный ареал и способная к свободному

скрещиванию. Кроме ареала популяция имеет и определенную экологическую нишу.

Если ареал - это адрес популяции, то экологическая ниша - ее образ жизни:

состав пищи, враги, водный режим, ярус леса и т.п. Но главное качество

популяции как единицы воспроизведения и эволюции биологических видов -

доступность ее особей к свободному скрещиванию, то есть свободная комбинаторика

родительских генов. Постепенное расхождение генетической структуры популяций

рождает новые виды. Поэтому иногда трудно провести грань между популяцией и

видом, поэтому эти категории и рассматриваются в рамках одного уровня

организации (подробнее см. тему 5).

СЕГМЕНТ 10. БИОГЕОЦЕНОТИЧЕСКИЙ УРОВЕНЬ

На этом уровне рассматриваются экологические системы: сообщество,

биогеоценоз, биосфера.

Сообщество - совокупность популяций разных видов на

определенной территории. Обычно специалисты (ботаники, зоологи,

микробиологи) выделяют в сообщества объекты определенной категории:

растительное сообщество - фитоценоз, сообщество животных - зооценоз,

микроорганизмов - микробоценоз. Тогда совокупность всех совместно обитающих

образует высшее сообщество - биоценоз. Популяции разных видов в

сообществе или биоценозе тесно взаимодействуют на основе разделения пищи и

ярусов, взаимного использования продуктов обмена, отношений хищник-жертва,

паразит-хозяин и т. д.

Любое живое сообщество, весь биоценоз способны существовать в определенных

условиях внешней среды. Для наземных сообществ это - почва определенного

типа, температура, влажность, освещенность; для водных - минеральный состав,

соленость и аэрация воды, те же температура и освещенность, глубина, течения и

др. Совокупность этих неживых (абиотических) факторов среды обитания

сообществ обозначается как биотоп (дословно - место жизни).

Важнейшее обобщение современной экологии состоит в том, что неживая среда и

взаимодействии, поэтому биотоп и биоценоз складываются в единую систему -

биогеоценоз. Биогеоценозы - это естественные (природные) экосистемы:

лесные, степные, болотные, озерные, речные, морские и др. Но человек создает и

искусственные экосистемы - в частности, агроценозы (сельскохозяйственные

плантации, птицефабрики, животноводческие фермы и т.п.), аквариумы и

рыборазводные пруды, очистные сооружения со специально подобранными

сообществами микробов, водорослей, моллюсков-фильтраторов, наконец, космические

станции с уникальным внутренним климатом и биологическим равновесием.

Высшим экосистемным объединением на Земле является биосфера -

земная оболочка, населенная живыми существами. Основоположником учения о

Иванович Вернадский (1863-1945). Основная мысль этого учения и

созданной Вернадским науки биогеохимии состоит в том, что живой и неживой

(круговоротом) веществ и энергии. Вершиной творческого наследия Вернадского

является его представление о ноосфере - биосфере, обогащенной

разумом человека. Разумная деятельность людей активно преобразует состав

биосферы и становится все более важным фактором ее необратимой эволюции. Только

к концу 20 века человечество начало понимать эту простую истину и задумалось

над тем, как сохранить существующее равновесие.

Существуют ли живые системы более высоких уровней организации, чем биосфера

Земли? Другими словами - существует ли жизнь вне Земли, в каких-нибудь

дальних или ближних космических системах? И совсем тривиально - есть ли жизнь

на Марсе? Наука пока не знает ответа на эти вопросы. Ученые предполагают, что

по крайней мере на Марсе - ближайшей к нам планете - есть условия если не для

жизни, то для переживания простых организмов типа бактерий в состоянии спор.

При похожих условиях в ледяных толщах Антарктиды обнаружены микроорганизмы.

Но Антарктида когда-то была ближе к экватору Земли, в составе единого

материка Гондваны, и жизнь сохранилась здесь от давних времен. Существует ли

жизнь на Марсе - должны показать ближайшие исследования этой планеты, в

частности, планируемая на начало нового века экспедиция американских

астронавтов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ ПО ТЕМЕ 1

Все объекты природы являются системами. Живые системы имеют разную степень

сложности - от молекул до биосферы - и представляют в совокупности

многоступенчатую иерархию уровней организации. Каждый уровень организации жизни

имеет свои специфические свойства, закономерности структуры, функции, развития,

приобретает новые качественные характеристики. Принципиальный качественный

скачок наблюдается при переходе от макромолекулярных комплексов к клеткам -

появляется качество жизни как свойство определенного уровня сложности

материи. Наиболее устойчивыми живыми системами являются клетка,

организм, биогеоценоз.

Что же это за новое качество - жизнь? В чем ее сущность, отличие от

«нежизни»? Этот принципиальный общенаучный вопрос мы рассмотрим в следующей

теме.

ТЕМА 2. КОНЦЕПЦИЯ МАТЕРИАЛЬНОЙ СУЩНОСТИ ЖИЗНИ

Сегмент 11. Механицизм и витализм в истории биологии.

Сегмент 12. Живая материя и ее основная форма движения. Обмен веществ и

энергии в живой системе.

Сегмент 13. Трансформация и использование энергии.

Сегмент 14. Белки - структурно-функциональная основа жизни.

Сегмент 15. Опора и движение.

Сегмент 16. Транспорт веществ.

Сегмент 17. Ферментативный катализ.

Сегмент 18. Защитные реакции. Иммунитет.

Сегмент 19. Сигнализация. Гормональная и нервная регуляция.

Заключение по теме 2.

Концепция сущности жизни имеет прямое отношение к основному вопросу

философии, суть которого в соотношении бытия и сознания, материи и духа.

Диалектический материализм решает этот вопрос так: бытие, материя - первичны;

сознание, дух - вторичны. То есть сознание как высшее отличие живого от

неживого является свойством материи. В таком понимании жизнь есть форма

существования особо сложной материи.

Современное понимание материи позволяет полнее охарактеризовать сущность

жизни, что мы и сделаем в сегменте 12. В последующих разделах мы объясним с

материальных позиций основные функции жизни - использование энергии,

движение, транспорт веществ, ферментативный катализ, иммунитет, механизмы

сигнализации и нервной деятельности, размножение и другие. Однако прежде

полезно дать историческую справку о развитии взглядов на жизнь в среде

философов и ученых.

СЕГМЕНТ 11. МЕХАНИЦИЗМ И ВИТАЛИЗМ В ИСТОРИИ БИОЛОГИИ

Исторически существовало две противоположные точки зрения на этот вопрос

- материалистическая и идеалистическая. Первая получила название

механицизма, вторая - витализма.

Механицизм (от греческого mechane - орудие, сооружение) объяснял

жизнь исходя из обычных механических или физических форм движения и превращения

материи. Механицизм - односторонний метод познания, так как основан на

признании механической формы движения материи единственно объективной. Было

несколько механистических трактовок сущности жизни.

Собственно механицизм - жизнь объяснялась на основе принципов

классической ньютоновской механики. Ее каждый прошлый и будущий шаг может быть

просчитан. Рождение, жизнь и смерть также циклично закономерны, как восход и

заход солнца. Эта трактовка имеет сейчас лишь исторический интерес.

Машинная теория была популярна в 17-18 веках (Декарт и др.). Жизнь

представлялась как сумма физических и химических процессов, которые подобно

машинным процессам протекают на статичных, неизменных структурах. В этой

трактовке отсутствовала идея развития, эволюции. Живой мир рассматривался как

сложный физико-химический механизм, работающий в заданном режиме.

Механицизм как физикализм возник в конце 19 - начале 20 веков и получил

законченные формы к середине 20 века. Согласно представлениям физикалистов

процессы. Причем сложнейшие биологические процессы сначала сводятся к более

простым химическим, а химические в свою очередь сводятся к еще более простым -

физическим. Такие отношения между уровнями разной сложности обозначаются как

принцип сводимости (сложные уровни и процессы сводятся к простым).

Метод познания, основанный на принципе сводимости, или редукции, называется

редукционизмом (от латинского reductio - отодвигание назад, возвращение к

прежнему состоянию), так что физикализм в своем методологическом применении

выступает как крайняя форма редукционизма. Для физикализма, как и для

механицизма в целом, характерно отрицание качественной специфики более сложных

материальных образований, поскольку сложное сводится к более простым элементам,

целое - к сумме его частей.

Развитию физикализма как естественнонаучного мировоззрения способствовали

успехи физики и химии второй половины 19 века и первой половины 20 века,

открытие в живых телах свойств и законов движения (в физико-химическом

смысле) неорганических тел. Жизнь сводится к процессам обмена веществ и

энергии по химическим и физическим законам. Приведем некоторые характерные

высказывания видных ученых в духе физикализма.

Бертран Рассел - английский философ, математик, логик; написано в 1951 году:

«Нет причины считать, что живая материя подчиняется иным законам, чем те,

которые управляют живой материей, и есть достаточные основания полагать, что

все поведение живой материи удастся теоретически объяснить средствами физики

и химии». Таким образом, надо полагать, биология станет частью физики и

химии.

Эрвин Шредингер - австрийский физик, квантовый механик заявил в 1946 году,

что «живая материя, хотя она и не отклоняется от установленных к настоящему

времени физических законов, вероятно подчиняется и другим, еще не открытым

физическим законам, которые, когда они будут ясно показаны, составят такую же

неотъемлемую часть физики, как и первые».

То есть любые, пока что неразгаданные формы проявления жизни рано или поздно

будут объяснены как физические процессы. Бурное развитие физики второй

половины 20 века, открытие новых элементарных частиц и физических полей,

успехи кибернетики и теории информации все более полно объясняют сложные

материальные взаимодействия в природе, в том числе и в живых организмах, и

все меньше тайн остается в понимании сложных биологических процессов. Но сама

по себе физико-химическая интерпретация жизненных реакций не давала в прошлом

и не дает сейчас ответа но вопрос: где кончается неживая природа и начинается

живая? А что предлагали по этому поводу идейные противники механицистов -

виталисты?

Витализм (от латинского vitalis - жизненный, живой) утверждает,

что живое не сводится только к физико-химическим явлениям, в нем действуют еще

и особые «жизненные силы».

Витализм - давняя концепция, его корни, как и корни механицизма, уходят в

классическую древность. Великий античный философ Аристотель (IV век до н. э.)

ввел понятие «энтелехия», которое противопоставляется «материи» и означает

конечную причину, цель, идею о совершенстве формы организма, которая и

управляет развитием. По определению Аристотеля живой природе присуща «цель в

самой себе».

В начале 18 века немецкий врач и химик Шталь - автор известной в химии теории

флогистона, опровергнутой позже Лавуазье - развивал в медицине

виталистическую теорию, известную под названием анимизма (от латинского anima

-душа, дух). По Шталю главное для живого организма - его душа, она управляет

телом и не допускает его распада.

В 19 веке состоялись выдающиеся открытия химии и физики, виталисты быстро

теряли своих сторонников. Виталисты утверждали, что органические вещества

могут возникать только с помощью «жизненной силы», но уже в 1828 г. Вёлер из

неорганических веществ синтезировал мочевину - азотсодержащее органическое

вещество животного происхождения. Знаменитый французский микробиолог Луи

Пастер считал, что разложение сахара (брожение, дыхание) - особое свойство

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23