Информационные аспекты эволюции биосферы

В. И. Вернадский писал: «Жизнь для нас научно известна только как закономерная часть биосферы: жизнь вне биосферы не существует — есть нере­альная абстракция» (В.И.Вернадский, 1980. С. 287). Он отвергал правомерность, казалось бы, очевидного представления о том, что свойства живого в полной мере присущи отдельному организ­му, перенося эти свойства на планетарную организацию жизни — биосферу.

Известный зоолог В.Н.Беклемишев (1964) также ут­верждал, что мы знаем жизнь только в виде отдельных живых су­ществ, но ни один организм не обладает действительной автархией. Жизнь организована в планетарном масштабе.

Основатель ки­бернетики и создатель теории игр Дж. фон Нейман (1960), об­суждая идею создания самовоспроизводящихся автоматов, ука­зывал на то, что в ходе процесса неизбежно уменьшение их слож­ности. Организмы же воспроизводят себя без уменьшения слож­ности, встречаются даже периоды, когда сложность живого воз­растала. По мнению М.М. Камшилова (1974), живые организмы также не являются самовоспроизводящимися системами. Они вос­производят себя в условиях очень сложной среды, в биосфере, извлекая из нее информацию. Чем сложнее организм, тем боль­шую информацию извлекает из иерархической организованности биосферы.

Любой организм избирательно обменивается со средой веще­ством и энергией, но для этого он должен получать информацию о состоянии среды, «предвидеть» закономерности ее изменений в пространстве и времени. Информационные сигналы из среды обес­печивают согласованность вещественно-энергетического обмена с суточными, месячными и сезонными изменениями геофизи­ческих процессов.

Информационные сигналы регулируют процессы, протекаю­щие внутри организма, взаимоотношения между организмами, взаимодействия организмов с геофизической средой и, наконец, взаимосвязи биосферы с ее космическим окружением.

А. С. Пресман (1976) считает, что слабые электромагнитные поля (ЭМП) — носители информации на всех уровнях иерархии биосферы. Электромагнитная сигнализация осуществляется из внешней среды организмам, внутри организмов, между организ­мами, в их группах, сообществах и в биосферу из космического окружения. ЭМП распространяются в любых средах обитания жиз­ни—в речной и морской воде, в почве, в тканях организма, могут передаваться при любых метеоусловиях, на любые расстоя­ния по планете. Все биосистемы реагируют на ЭМП. Земная ат­мосфера прозрачна для ЭМП.

Чувствительность к ЭМП возрастает со степенью усложнения биосистем: от макромолекул к клеткам, органам, организму. Воз­растает от простейших организмов до хордовых.

Естественные ЭМП в биосфере простираются в широком спек­тре частот. Регулярно изменяющиеся ЭМП несут информацию организмам, обеспечивающую согласование ритмов их жизнедея­тельности с периодическими вариациями геофизических факто­ров (освещенности, температуры, давления), а также информа­цию для пространственной ориентации организмов.

По гипотезе А. С. Пресмана, в яйцеклетке заложена общая про­грамма развития организма с признаками, наследуемыми от ро­дителей, а реализация этой программы связана с восприятием зародышем (от одной его стадии развития к другой) информа­ции — сигналов ЭМП от все более сложных организмов биосфе­ры, начиная от простейших до вида данного организма. Индиви­дуальное развитие регулируется не только сигналами ЭМП из орга­нической природы биосферы, но и информацией о периодиче­ских изменениях геофизической среды.

Углеродистые соединения и их производные широко распрос­транены во Вселенной. Образование из этих «заготовок» живых организмов на нашей планете чаще всего рассматривается как самоорганизация с помощью случайных изменений и естественного отбора. Однако, по подсчетам Л.А. Блюменфельда (1974), ве­роятность случайного образования ДНК составляет всего 10^-800. Ки­бернетики утверждают, что самоорганизующихся систем в при­роде не существует. Прогрессивный направленный ход макроэво­люции — усложнение организации биосферы, проявляющееся в увеличении многообразия видов. Совершенствование взаимодей­ствий между организмами, группами и, наконец, всей живой природы с неживой, по-видимому, недостаточно объяснить только случайностью и отбором.

Протопланетный этап развития Земли был связан только с извлечением энергии из космического пространства — лучистой энергии Солнца, энергии космических лучей и т.д. По мере обра­зования земной коры и атмосферы из космической среды извле­кается не только энергия, но и «порядок» — организация. Это проявляется в ритмичности, ориентированности, симметрии ат­мосферных, магнитосферных и ионосферных процессов, причем все проявления пространственно-временной организации биогео­сферы отражают соответствующую организованность солнечных и космических процессов. На этой энергоинформационной ста­дии формирования биосферы космическая энергия и информа­ция воспринимаются «по одному каналу» — информация слита с энергией, утилизирующейся в процессах образования зональных структур Земли. На данной стадии и возникали, по-видимому, простейшие органические вещества как закономерная часть гео­химических процессов в земной коре и атмосфере.

Новая стадия началась с формирования гидросферы (Мирово­го океана) — водного раствора органических и минеральных со­единений, которая становится «колыбелью жизни». Гидросфера — гетерогенная неравновесная система; современные эксперимен­тальные и теоретические исследования приводят к следующим заключениям о свойствах воды:

— вода — это кооперативная система, в которой всякое воз­действие распространяется «эстафетным» путем на тысячи межа­томных расстояний, т.е. имеет место дальнодействие;

— в водной среде могут образоваться и длительное время со­храняться метастабильные системы (например, гексоаквакомплесы кальция), придающие ей чувствительность к слабым внешним воздействиям;

— образование таких структур, а также большого количества центров кристаллизации может происходить в результате актива­ции различными физическими воздействиями, особенно электромагнитными;

— вода может активироваться ЭМП земного и космического происхождения.

Первичная гидросфера могла активизироваться корпускуляр­ными и электромагнитными излучениями Солнца, космически ми лучами, грозовыми разрядами и т. п. Излучения стали носите­лями пространственно-временной информации, накапливая ко­торую гидросфера образовывала кооперативную систему первич­ной жизни. Примитивные одноклеточные образовались путем сим­биоза «доорганизмов», что также происходило в соответствии с принципами пространственно-временной организации под влия­нием космической информации.

Комплекс одноклеточных организмов способен преобразовы­вать среду. По В. И. Вернадскому, появление жизни на планете было одновременно началом эволюции жизни и биосферы. Биосфера способна извлекать информацию из космического окружения, на фоне относительной устойчивости вещественно-энергетических показателей усложняется ее организованность.

В процессе эволюции повышается организованность живых орга­низмов, возрастает запас внутренней информации, что открыва­ет новые возможности для поглощения дополнительной инфор­мации.

По гипотезе В. П. Казначеева, Е.А. Спирина (1991), электро­магнитное поле, распространенное в околоземном космосе, ге­нерируемое излучением Солнца, играет фундаментальную роль в эволюции биосферы и принимает обязательное участие в про­цессах жизнедеятельности. В процессе эволюции живого веще­ства электромагнитные поля превратились в важнейшую инфор­мационную систему. Уже на первых этапах эволюции живого ве­щества развитие способов усвоения биосистемами вещества и энергетических потоков регулировалось компонентами электро­магнитной среды. С внешней электромагнитной средой взаимо­действовали потоки электромагнитных излучений, которые ис­пускали живые системы. Совокупность внешних и внутренних электромагнитных потоков, образующая единую электромагнит­ную биогенную среду, действовала как важный фактор образо­вания механизмов трофических систем, регуляции магнитно-энергетических потоков внутри сообщества организмов. Дина­мика этого космопланетарного электромагнитного поля, веро­ятно, существенно усложнялась с эволюцией жизни, особенно по мере развития социальной деятельности человека. Таким об­разом, на протяжении эволюции биосферы действовала как важ­нейший фактор совокупность различных электромагнитных и других полей, создаваемых потоками космических излучений и излучений собственно живого вещества. Природа совокупного электромагнитного поля биосферы в настоящее время исследо­вана недостаточно. Можно лишь утверждать, что это поле сопро­вождает жизнедеятельность клетки с момента ее возникновения, а далее организует и определяет организацию, направленность атомно-молекулярных и материально-энергетических потоков на клеточном уровне.

Поиск по сайту: