Владимир Федорович Левченко. БИОСФЕРА: ЭТАПЫ ЖИЗНИ (эволюция частей и целого)

БИОСФЕРА: ЭТАПЫ ЖИЗНИ (эволюция частей и целого) 

 

Владимир Федорович Левченко, родился в 1949 году в Ленинграде. Закончил физический факультет университета, работал астрофизиком в Физико-техническом институте. В 1984 году перешел на работу в Институт эволюционной физиологии и биохимии РАН, где руководил группой вычислительной техники. В 1988 году защитил кандидатскую диссертацию, а в 1998 – докторскую по биологии. Заведующий лабораторией, член Санкт-Петербургского общества естествоиспытателей, Санкт-Петербургского союза журналистов, и нескольких иностранных научных обществ. 

 

Благодарности

Я бы хотел выразить самую глубокую благодарность моим учителям В.В.Меншуткину и, к великому сожалению, уже покойному Я.И.Старобогатову, давшим мне знания, ощущение научной свободы и веру в науку как в деятельность, неотделимую от иных проявлений человеческого духа. Я также чрезвычайно признателен нашему Институту и моим друзьям и коллегам, с которыми я обсуждал разные аспекты данного исследования, за интерес к нему, ценные замечания и поддержку. Особенно хочу поблагодарить В.А.Котолупова и В.В.Хлебовича. В подготовке этой книги большую помощь оказали мне В.В.Левченко и М.А.Сабиров, которым я тоже искренне благодарен.

Оглавление

Предисловие

Введение

Глава I. Панбиосферная парадигма и парадигма автоканализирования эволюции

1. Ограничения на направления эволюционного процесса. Авторегулируемая эволюция и парадигма автоканализирования

2. Панбиосферная парадигма

 

Глава II. Имитационные модели

1. Имитационная модель эволюции MACROPHYLON

2. Описание модели MACROPHYLON

3. Обсуждение результатов экспериментов с моделью MACROPHYLON

4. Имитационное моделирование эволюционных процессов в экосистемах. Модель простейшего экологического сообщества

 

Глава III. Некоторые теоретические аспекты эволюции экосистем

1. О понятии экосистемы

2. Лицензии

3. Лицензионно-симбиотическая модель эволюции экосистем

4. Некоторые особенности биологической эволюции, связанные с эволюционными изменениями экосистем

 

Глава IV. Жизнедеятельность и поддержание постоянства внутренней среды. Гомеостаз

1. О понятии гомеостаза. Инварианты и гомеостатический аттрактор

2. Какие закономерности функционирования организмов и надорганизменных систем связаны с поддержанием постоянства внутренней среды?

 

Глава V. Общая модель физической эволюции биосистем

1. Предпосылки физической модели эволюции биосистем

2. Физическая модель эволюции биосистем. «Идеальная биосистема»

3. Эволюция идеальной биосистемы

 

Глава VI. Физико-экологическая модель и концепция эволюции биосферы

1. Физическая эволюция биосферы

2. Влияние внешних факторов на эволюцию биосферы. Физико-экологическая модель эволюции биосферы

3. Дополнительные уточнения и ограничения

 

Глава VII. Физическая эволюция биосферы и биологическая эволюция. Микро- и макроэволюция, биоразнообразие

1. Физическая эволюция биосферы и биологическая эволюция

2. Концепции макроэволюции. Экоцентрическая концепция

3."Tempo and Mode in Evolution"

4. Эволюция и биоразнообразие

5. Попытка оценки биоразнообразия в палеоэпохи

 

Глава VIII. Происхождение жизни. Гипотеза эмбриосферы

1. Традиционные подходы к проблеме происхождения жизни

2. Биосферный подход

3. Гипотеза эмбриосферы

4. Углеводороды на малых планетах Солнечной системы

5. Развитие гипотезы эмбриосферы

6. Жизнь как космическое явление

 

Глава IX. Физика жизни как кибернетика. Упреждающее поведение

1. Живые системы как кибернетические устройства

2. «Демон жизни»

2.1. Демон жизни как мета-инструкция

2.2. Можно ли создать программу демона?

2.3. Упреждающее поведение, эволюция, симптомы

2.4. Демоны: функционирование и свойства

2.5. Как это соотносится с традиционными подходами?

 

Глава X. Информационный обмен. Этнопопуляции

1. Эволюция жизни и развитие информационного обмена в биосфере

2. Этновиды, энтопопуляции и этноэкосистемы

 

Глава XI. Информационные сообщения. Ценность информации

1. Информационные сообщения и мемы

1.1. Различные подходы к понятию информации

1.2. Информационные сообщения. Ценность информационного сообщения

1.3. Мемы и инструктоны

1.4. Мемы и промемы

2. Априорная ценность информации. Простая математическая модель распространения информационных сообщений в сети индивидов

3. Человеческая история в контексте информационного обмена

 

Глава XII. Уровни организации живых систем: коопероны

1. Уровни структурной организации и самосохранение

2. О функциональной организации. Кооперативность и коопероны

3. О закономерностях развития и эволюции кооперонов Новая эволюция биосферы.

Вместо заключения

Литература

 

Предисловие

Когда неожиданно появилась возможность издать книгу, посвященную эволюционной тематике, я поначалу решил, что в нее будут включены только результаты исследований последних лет. Ведь о более ранних исследованиях, в которых я принимал участие, уже были опубликованы статьи и две монографии – «Модели в теории биологической эволюции» и «Эволюция биосферы до и после появления человека», выпущенные издательством «Наука» в 1993 и 2004 гг. Кроме того, в 2011 г. последнюю книгу, в которой были выправлены некоторые ошибки и в которую был добавлен новый раздел, переиздало на русском языке немецкое издательство LAP (LAMBERT Academic Publishing); ее название – «Три этапа эволюции жизни на Земле». Однако, поговорив с коллегами и студентами, я понял, что все эти публикации практически недоступны и неизвестны не только учащимся, но и преподавателям и научным сотрудникам, поскольку монографии были напечатаны крайне маленькими тиражами (400 и 360 экз.) и почти сразу же превратились в библиографическую редкость. Что же касается немецкого издания, то стоимость этой книги даже без учета пересылки слишком высока для российского читателя научной литературы. Поэтому идея проф. А.К.Бродского опубликовать сравнительно недорогую книжку, в которой были бы собраны материалы по моделированию эволюционного процесса, эволюционной экологии и эволюции биосферы показалась мне весьма привлекательной. И хотя компьютерной модели, созданной для исследования механизмов эволюционного процесса, описание которой я все же оставил в этой книге, уже более четверти века, сведения о том, как она устроена и работает, я надеюсь, будут полезными для тех, кто интересуется проблемами эволюции. Главное, что она продемонстрировала – это то, что в эволюции живого нет ничего чудесного и божественного, это естественный процесс, который можно (и нужно!) изучать, как любое другое природное явление. Разумеется, что вычислительные возможности с тех времен существенно возросли, однако новых компьютерных моделей для изучения макроэволюции так и не появилось (хотя появились замечательные учебные программы и игрушки, демонстрирующие некоторые принципы биологической эволюции – см. напр., игру GenePool 5: http://www.swimbots.com/Versions.html).

 

Достижения эпохи компьютеризации, которые привели компьютеры и интернет в наши дома, практически никак не способствовали тому, чтобы рядовые пользователи начали интересоваться принципами работы этой сложнейшей техники. Кроме специалистов мало кого занимает, как ее можно использовать за пределами области стандартного программного обеспечения и, тем более, как те или иные ее особенности влияют на развитие общечеловеческой культуры. Опыт общения с коллегами-биологами показал, что для них это не менее верно, чем для людей иных профессий. А ведь это представители естественных наук! Но и они воспринимают многие достижения современных технологий без свойственного естествоиспытателям любопытства, а просто на веру, предоставляя полную свободу компьютерным «гуру». Возможно, все это является проявлением какого-то всеобщего закона дифференциации, однако, с другой стороны, это сближает современную эпоху со средневековьем, поскольку смещает восприятие действительности в область иррационального и не зависящего от воли людей. Идея эволюции оказывается при этом особенно уязвимой, поскольку среди современников, как очевидно, нет свидетелей эволюционного процесса. Следовательно, по мнению ее критиков, данная идея ничуть не лучше, чем идея бога-создателя.

 

В этой книге автор не собирается ни с кем спорить. «Кто не слеп, да видит» – это всё, чем он ограничится по поводу возможности наблюдать «все царства мира во мгновение времени». В книге собраны различные работы разного времени так или иначе связанные с проблемами эволюции. Разные главы книги, несмотря на кажущуюся разноплановость, посвящены именно ей; при этом подразумевается – и это важно в контексте биологии, – что биосфера – это живой организм, а биологическая эволюция и эволюция биосферы – единый процесс.

 

Результаты компьютерного моделирования, о чем рассказывается в начале книги, позволили обосновать модель эволюции экосистем. Используя последнюю, а также оригинальную физическую модель эволюции биосистем, удалось разработать концепцию физической эволюции биосферы. В ее рамках объясняется известный рост энергетического потока через живое вещество планеты в течение ее истории, как следствие адаптаций экосистем к колебаниям условий на Земле (во многом они обусловлены изменениями параметров ее орбиты и галактическим воздействиям). Одна из глав полностью посвящена происхождению жизни и предбиосферы. Обсуждаются кибернетические аспекты функционирования живых систем и проблемы обмена информацией между ними, уточняется термин «мем», вводится понятие этноэкосистемы. По мнению автора, возможность сохранения человеческого опыта, сведений о технологиях вне биологических структур мозга знаменует собой третий – техносферный – этап эволюции жизни на Земле.

 

Конечно, практически каждая идея, высказанная в этой книге, так или иначе связана с конкретными людьми. С формальной точки зрения далеко не всегда можно назвать их соавторами, часто – это даже не ученые и не близкие друзья. Но их присутствие, их ощущение окружающего, их эмоции, формировали мое собственное восприятие мира, подталкивали к движению вперед. Все они – архитекторы «паутины мысли» человеческой цивилизации, в которой нет незначимых звеньев. Спасибо всем строителям мира!