KCE_L_06

Лекции 10 уже говорилось о том, что большинство осадочных пород име-

ют	биогенное происхождение, т.е. живые организмы формируют не толь-
ко	биологический, но и геологический лик планеты. Консументы

всех уровней и редуценты - это гетеротрофы, поскольку для питания используюттела других живых организмов.

Важной идеей В. И. Вернадского была мысль о космической роли живого вещества, которая заключается в аккумулировании солнечной

энергии	и преобразовании	ее в энергию химических связей
органических	веществ. Без	солнечной энергии		были	бы
невозможны	круговороты биогенных		химических элементов		и
эволюция живых организмов.
Главными принципами существования			биосферы, по	Вернадскому,
являются ее целостность и гармония. Физические пределы				существова-
ния жизни довольно малы и определяются			мировыми физическими кон-
стантами, которые в свою очередь		задают узкие интервалы температур и

давлений, пригодных для существования живых организмов (например,

предельный тепловой интервал - от

минус 252 до

плюс

180 градусов

по Цельсию). К этому добавляется еще и антропный принцип :

все

мировые физические константы

удивительным

образом «подогнаны» к

существо-

ванию жизни. Будь они чуть-чуть

выше

или

ниже,

жизнь

во Вселенной вообще была бы

невозможна.

Идеи «всюдности» и «растекаемости» жизни: биосфера. Как

уже

было сказано выше, захватила все геосферные земные оболочки,

живое

вещество, подобно жидкости, растекается

по планете, и чем мельче орга-

низмы, тем быстрее скорость их размножения.

В. И. Вернадский создал также учение о ноосфере - биосфере, управля-

емой разумной человеческой мыслью. Одна из его работ называется

«Науч-

ная мысль как планетное явление». Это гимн человеческому разуму.

Идею

ноосферы

разрабатывал и крупнейший французский палеонтолог и антро-

полог

П.

Тейяр

де Шарден, автор

книги

«Феномен

человека»,

который

определил

ноосферу

как одну

из

стадий

эволюции

мира,

движущей

силой которой является

«целеустремленное

сознание». В

отличие от него, В. И. Вернадский рассматривал

возникновение

сознания

как закономерный результат развития биосферы. Вернадский дал и критерии перехода биосферы в ноосферу : заселение человеком всей планеты, выход в космическое пространство и освоение Солнечной системы, улучшение средств коммуникации, торжество демократии, т.е.

участие широких народных масс вуправлении планетой,				исключение
войн	из	жизни человечества	и т.д. За исключением	последнего,
к концу	ХХ	века все критерии	Вернадского
			6 1

оказались	выполненными, нодо ноосферы			еще очень	далеко. Вместо
нее вконце ХХ века человечествополучило глобальныйэкологический
кризис. В концеХХ века в связи с серьезными экологическими
проблемами появилось ещеоднопонятие исвязанный с ним раздел						науки
- биоэтика. Этопонятие можноопределитькак уважение к жизни, к
биосфере в целом и к		каждому живому		организму	в отдельности.
Если раньше основной целью			существования	любого общества		было
	создание	максимального комфорта для жизни человека,
господствующей		идеей был антропоцентризм			(человек и его
	удобство		в центре всего), то теперь		главная цель
деятельности	всего человечества – этосохранение биосферы.

Контрольные вопросы:

Что такое биосфера ? В чем состоит геологическая роль живого вещества Земли? В чем заключается космическая роль живых организмов ? Литература:

1, 2, 5, 8, 21, 22

ЛЕКЦИЯ 17. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ЗАКОНЫ ЭКОЛОГИИ. ГЛОБАЛЬНЫЙ ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ КРИЗИС

Термин		«экология»			был предложен			во 2-й половине Х1Х
века немецким			биологом		Э.Геккелем для			раздела	биологии,
изучающего		взаимодействия				живых организмов между			собой	и со
средой	обитания
(греческий корень «ойкос» означает дом, жилище, местообитание).
Приведем			основные		определения экологии.
Биоценоз -			это совокупность всех живыхорганизмов						данногоместа
(территории, акватории), связанных трофическими цепями.
Биотоп		-	неживая		среда обитания			биоценоза.	Биогеоценоз
(экосистема) –			биоценоз		вместе		со средой обитания, т.е. биоценоз +
биотоп.	Примеры			экосистем: лес			(хвойный или листопадный), луг,
река, озеро, морская				толща		или	морской	берег и т.д. Биосфера -
совокупность экосистем Земли(см. Лекцию 13)
Свойства экосистем: способность к самовоспроизведению и устой-
чивость.	Если		не	вмешиваться			в жизнь	экосистемы, она		будет

самостоятельно существовать и развиваться. Это отличает природные

экосистемы	от	искусственных, созданных человеком	агроценозов
(например,	засеянное поле, молочная ферма), которые		неустойчивы и
не способны к самовоспроизведению.
Некоторые		законы классической, т.е. биологической	экологии:
		6 2

1.

Закон Эшби: чем экосистема разнообразнее, тем она устойчивее. В Лек-

ции 16

уже подчеркивалось, что многообразие биосферы -

это основа ее

устойчивости. Становится ясно, что уменьшение

биоразнообразия,

т.е.

быстрое вымирание видов, ведет

к неустойчивости биосферы.

2.

Закон

ограничивающего

фактора

(минимума Либиха) :

наиболее значим

тот

из

факторов внешней среды, который больше

всего

откло-

няется

от

оптимальных

для

организма значений,

поскольку

от него вданный момент зависит

выживание особей.

3. Закон незаменимости биосферы :

биосфера –

это единственная систе-

ма,

обеспечивающая

устойчивость

среды

обитания,

т.е.

это

наш общий для всего живого и единственный

дом. Биосферу не в

состоянии заменить созданная

человеком

техносфера.

4.

Закон

физико-

химического

единства

живого

вещества

:

при

всем разнообразии живых организмов Земли

они

настолько

сходны

по физико-химическим параметрам,

что

вредное для одних

воздействие вредно и для

других.

5. Закон однонаправленности потока

энергии

: 90% энергии, получаемой

продуцентами,

рассеивается

в

виде

теплоты, и только 10%

передается

консументам

на

каждой ступени

трофической цепи.

Поскольку

обратный поток энергии

(от

редуцентов

к

продуцентам)

ничтожно мал

(максимум

0,35

от поступившей энергии),

нельзя

говорить о кругово-

роте энергии, энергетический поток

направлен

только в однусторону.

6. Закон необратимости эволюции Л. Долло :

организм (популяция, вид)

не

может

вернуться

к

первоначальному

виду,

от

которого

он

произошел, даже если ему вернуть

первоначальную среду обитания.

7.

Закон

(принцип)

исключения

Гаузе:

два

вида

не

могут

сосуществовать

в

одном

месте,

если их

экологические

потребности

идентичны, т.е. если они занимают

одну и ту

же

экологическую

нишу.

4 закона

экологии американскогоэколога

Б. Коммонера:

1.

Все связано

со

всем.

Фактически это

повторение

основной

идеи учения В. И. Вернадского.

2.

Все

должно

куда-то

деваться.

Это

мысль

об

отходах

материального производства и быта человека: мы

выбрасываем

отходы

в биосферу, т.е.

фактически

выкидываем их

себе на голову

(человек - часть биосферы, биосоциальное

существо,

он

принадлежит

природе

и

обществу ;

загрязняя

биосферу,

мы

убиваем себя).

3.

За все надо платить, и не только в смыслеплаты за пользование

природ-

ными ресурсами. Слово «платить» подразумевает «расплачиваться» :

6 3

за ошибки поотношению			к природе одного поколения						будут распла-
чиваться потомки.
4. Природа знает лучше, ее не надо покорять						и обуздывать, человек
как биосоциальное существо должен					вписаться		в биосферу,
находиться с нейв гармонии. Увы, сегодняшний глобальный
экологическийкризис, в котором				сейчас пребывает				все человечество,
свидетельствует		осовсем противоположных взаимоотношениях
природы	и общества. Глобальный экологическийкризис конца ХХ
векаВо второй половине ХХ века				человечество,			которое		вовсе
предыду-
щие эпохи	воспринимало		биосферу		только как			источник ресурсов
для своей хозяйственной деятельности,					постепенно			начало осознавать,
что дальше	так продолжаться не может				и надо что-то предпринимать
для сохранения биосферы.
Из узкого раздела биологии экология превратилась не только										в
самостоятельную		комплексную		науку,		но	и	стала	одной	из
главных общечеловеческих проблем					- такой,		как	сохранение мира
и международной безопасности, освоение космоса							и т.п.
Кроме	чисто	биологического		научного аспекта					у экологии
появились	прикладная (охрана природы)					и социальноэкономическая

(создание экономической и законодательной

базы охраны

природы )

функции. Нынешние экологические проблемы

имеют

не

национальный,

а планетарный

масштаб.

Каковы же

основные

составляющие

глобального

экологического кризиса конца ХХ – начала ХХIв?

1.

Загрязнение

биосферы

производственными

и

бытовыми

отходами. Основные загрязнители

атмосферы -

это угарный

газ

(продукт неполного

сгорания,

является

высокотоксичным

веществом), углекислыйгаз

(образуется

при сжигании

любого топлива,

нетоксичен, но

его

чрез-

мерное

накопление

в

стратосфере

обуславливает

парниковый

эф-

фект),

оксиды

серы и азота, содержащиеся в промышленныхвыбросах

(виновники «кислотных дождей»). Гидросфера

и ландшафт загрязня-

ются главным образом нефтью и нефтепродуктами, соединениями тя-

желых

металлов

(ртути,

кадмия

и

свинца),

хлорорганическими соединениями (в основном

пестицидами,

применяемыми для борьбы с вредителями в сельском хозяйстве) и

радиоактивными отходами, образующимися

при работе атомных

электростанций, а также в результате конверсии

(ядерного

разоружения).

6 4

2.Истощение запасов невозобновляемых ресурсов (нефти и

	природного газа		при нынешних			темпах добычи едва	хватит до
	конца ХХ1 века, угля			и руд	металлов - на 2-3 столетия).
3.	Природное воспроизводство				возобновляемых ресурсов (лесов, живот-
	ного мира) сильно отстает от их уничтожения (особенно это касается
	лесныхмассивов, которые являются легкими планеты).
4.	Уменьшение биоразнообразия, т.е. быстрое, происходящее в течение
	столетия	вымирание многих видов				растений и животных, заносимых в
	Красную	книгу	(в	ходе	естественной биологической эволюции
	это происходит		за миллионы лет). А приведенный выше				закон Эшби

гласит: чем экосистема разнообразнее, тем она устойчивее. Значит, биосфере Земли, грозит сначала неустойчивость, а затем и гибель.

5. Сокращение пахотных земель за счет урбанизации (роста городов), строительства транспортных сетей (железных, автомобильных

и	трубо-	проводных),	роста		количества		свалок.
				6.Демографический			взрыв -
сильный рост населения планеты			в	отдельных		ее	регионах

(Китай, Индия, африканский и южноамериканский континенты). В

ХХ веке численность населения						планеты увеличилась				с 1 млрд. в
1900 г	до	6 млрд.		в 2000, т.е. в			6	раз. Наряду в сокращением
пахотных земель			это грозит			голодом		части человечества (уже
сейчас	по различным			данным		до 10%		населения Земли голодает).
Пути выхода из сложившейся						экологической ситуации были намече-
ны на второй		Конференции			ООН		по	проблемам		окружающей
среды, состоявшейся			в 1992 году в Рио де Жанейро, где была принята
Концепция устойчивого экономического развития. В 1996 г.										эта Концепция
принята	в России. Но подробный рассказ о							ней	уже выходит за рамки
данногокурса.
Контрольныевопросы: Что такое экосистема
и каковы		ее свойства ? Кто ввел в науку
термин «экология» ?
В чем суть глобального экологического кризиса конца ХХ в ?
Литература:
1,2,5,12,21,22
ЛЕКЦИЯ 18.		ИТОГИ РАЗВИТИЯ ЕСТЕСТВЕННЫХ							НАУК В ХХ ВЕКЕ

Обращаясь к первой лекции, где даны исторические этапы развития науки, напомним, что ХХ век был назван веком НТР – научно – технической революции. В этот период технические потребности зачастую ставили

6 5

проблемы, дающие толчокдляразвития новых фундаментальныхразделов науки, а научные успехи наиболее эффективно закреплялись, если могли найтипрактическое применение. Однако слишком тесноесплетение науки и техникивредно, поскольку укаждогоиз этихблоков есть своя

специфика: наука познает	окружающий	мир, а техника его преобразует.
Но выше, в Лекции 17	уже было	сказано о том, что чрезмерное
преобразование природы ведет кнегативным последствиям и грозит
гибелью биосфере. В этом заключено		одно из противоречий современной

науки. Сейчас человечество должноотказатьсяот такойсоблазнительной ранее идеи, как господство надприродой, и сосредоточить все усилия для сохранения биосферы. Вконце ХХвека усилился процесс интернациолизациинауки, поскольку многие задачи оказываются непосильными для какой-либо одной, даже весьма развитой страны, например, экологические проблемы, имеющие планетарный характер, освоение Космоса, победа над некоторыми болезнями (рак, СПИД, неожиданно возникающие вирусные заболевания – ати-

пичная пневмония, коровье бешенство, куриный грипп и т.п. )

Наука находится в процессе постоянного развития, но предугадать, в каком конкретном направлении она будет продвигаться особенно успешно, невозможно. Физики предполагали, что уже в середине ХХ века будет

осуществлена	и управляемая	термоядерная		реакция		и создана
единая теория	поля, а прорыв		совершился		в термодинамике
открытых неравновесных		систем (была		создана		синэргетика).
Кибернетики думали, что прогресс			в области	ЭВМ	пойдет в сторону

создания все более громоздких машин, а появился персональный компьютер.

	Теперь	приведем	наиболее выдающиеся		достижения в естествен-
ных науках,		которые	позволили назвать ХХ		век веком НТР. Итак, в
	физике:
-	создание	квантовой механики		и ядерной физики (прорыв в		микро-
	мир);
-	создание	теории относительности		(прорыв	в мегамир);
-	возникновение синэргетики - науки об открытых неравновесных систе-
	мах, описывающей самоорганизацию в неживой и живой природе;
-	физические основы,		позволившие создать ракетныедвигателидля			пре-
	одоления	земной гравитации и выхода в Космос;

-создание кибернетики (в тесном взаимодействии с техническими на-

уками), ЭВМ и персонального компьютера;

-в астрономии: модель Большоговзрыва и расширяющейся Вселенной;

вхимии:

-создание полимерной химии и технологии;

6 6

-	развитие	элементоорганической химии;
-	открытие	и изучение автокаталитических реакций;
	в области наук о Земле:
-	открытие подвижности континентов и дна океанов (тектоника литос-
	ферных плит);
	вбиологиииантропологии:
-	развитие	микробиологии (создание антибиотиков);
-	прорыв	на молекулярный уровень: открытие строения белков и

	нуклеиновых кислот (двойная спираль	ДНК), генетического кода и
	механизма воспроизводства жизни;
-	модели происхождения жизни;
-	создание этологии (формы поведения	организмов), гелиобиологии

иэтнологии (влияние Космоса на живые организмы);

-созданиепсихоанализа, изучающего соотношение сознательного и бес-

сознательного в человеческой психике;

-развитие экологии: взаимодействие живых организмов со средой

обитания,	учение	о	биосфере,	влияние	экономической
деятельности	на состояние		биосферы.

Вданном курсе уже приводились даты возникновения

квантовой механики,

символизирующей

новую

физику

ХХ столетия,

и генетики, новой

биологии (ее второе

рождение)

-

1900 г,

т.е. обе науки -

ровесницы ХХ века. Вся первая половина

ХХ столетия

прошла под флагом

несомненного лидерства физики

в

есте-

ственных

науках

(это

лидерство

существовало

и

в

предыдущие

века,

физика

испокон

веков

считалась

матерью

всех

наук). К концу

ХХ

века ситуация

принципиально

изменилась:

с

выходом

на молекулярный

уро-

вень

в лидеры

вырвалась

биология.

Правда, произошло это тогда, когда

в биологию

пришли физические

и

химические

методы

исследования, а с ними

и математика.

Все

эти научные достижения

ХХ

века

позволили

сформулировать некоторые

общие

закономерности

развития

мироздания :

1.

Для

природы

характерен

универсальный

эволюционный

путь развития

(от Вселенной

докварков).

2.

Природе свойственна

самоорганизация

(от неживых систем до био-

сферы).

3.

Существует

общая связь

неживой и живой природы

ичеловека

(выявлена

в экологии).

6 7

Таким образом, в ХХ			веке	в естествознании произошла
смена лидеров:		вместо физики ведущую			роль
начала	играть	биология,	которая	благодаря приходу в	нее

физических, химических и математических методов вырвалась на передовые позиции в мировой науке.

Контрольные вопросы:

Каковы общие черты научно – технической революции ? Перечислите основные достижения естественных наук в ХХ в. Какая из естественных наук лидирует в настоящее время ?

Литература:

21, 22, 23

6 8

III.СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.Акимова Т.А., Хаскин В.В. Основы экоразвития. М. 1994

2.Алексеева Т.И. Географическая среда и биология человека. М. 1977

3.Браун Т., Лемей Т. Химия в центре наук. Т. 1, 2. М., Мир, 1983

4.Вайскопф В. Физика в ХХ столетии. М. Атомиздат, 1977

5.ВиллиК., ДетьеВ. Биология. М. 1974

6.Гарднер М. Теорияотносительностидлямиллионов. М. Атомиздат1979

7.Гинзбург В.Л. О физике и астрофизике. М. Наука, 1992

8.ГринН., СтаутУ., Тейлор Д. Биология. Т. 1-3. М. 1990

9.ДеКюв К. Путешествие в мирживой клетки. М. 1987.

10.ЗельдовичЯ.Б., Хлопов М.Ю. Драма идейв познанииприроды. Частицы, поля, заряды. М. Наука, 1988

11.КомпанеецА.С. Чтотакое квантовая механика? М., 1977

12.Красилов В.А. Охрана природы: принципы, проблемы, приоритеты.

М. 1992

13.МигдалА.Б. Квантоваямеханикадлябольшихималеньких. М. Наука, 1989

14.Новиков И.Д. Эволюция Вселенной. М., Наука, 1990

15.Плате Н.А., Либкин О.М. Макромолекулыв новых ролях. М. 1994

16.Радиация. Дозы. Риск. М., Мир, 1988

17.Физическаяэнциклопедия т. 1 – 4. М. 1988 – 1994

18.Физический энциклопедический словарь. М. 1983

19.Химическая энциклопедия т. 1 – 4. М. 1988 – 1994

20.Химическийэнциклопедический словарь. М. 1983

21.Горелов А.А. КСЕ., М. 1997, 2000, 2002

22.Солопов Е.В. КСЕ., М. 1998

23.Кузнецов В.И., Идлис Г.М., Гутина В.Н. Естествознание. М. 1996

24.КСЕ. Учебник для ВУЗов под ред. ЛавриненкоВ.Н. идр. М. 1997

6 9

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В

ходе

изложения

материала

не

раз

упоминалась

высшая

награда

за

научные

достижения

-

Нобелевская

премия.

Присуждение

этой

премии

основано

на

завещании

шведского инженера - химика А.

Нобеля, согласно

которому, начиная

с

1901 г.,

проценты

с

его

капитала,

полученного

за

изобретение

динамита,

ежегодно

выплачиваются

за

наиболее

выдающиеся

работы

в

области

астрономиии,

физики,

химии,

медицины

и физиологии,

экономики (с 1961 г.), а также за

литературные

произведения и укрепление мира. Биологии в этом списке

нет,

поэтому биологи -

Нобелевские лауреаты

-

проходят

по

разделу

«Медицина

и физиология». По

ходу

изложения

материала

не

раз

упоминались

откры-

тия, удостоенные

этой

награды

;

особенно

много их

было в квантовой механике

и

ядерной

физике

в первой

половине

ХХ

века.

Последнее,

о чем

необходимо

сказать

в

данном курсе

-

это

о

роли российских

ученых

в мировой науке. Нет

ни

одного

раздела

естествознания и математики,

в

котором

бы

не

был

очевиден

их

весомый вклад. Начиная

с М.В. Ломоносова

и

до

конца

ХХ –

начала

ХХ1

века

Россия

дала

немало

и

основоположников

наук

(например, все разделы

химии основаны

на таблице и периодическом

законе Д.И Менделеева,

органическая химия - на теории

А М

Бутлерова,

элементоорганическая

-

на работах

А.Н. Несмеянова,

химическая

кинетика

неразрывно связана

с именем

Нобелевского

лауреата

Н Н.

Семенова,

самому

А. Эйнштейну возражал и оказался

прав А.А.

Фридман),

и

авторов

пионерских

работ,

недавно

удостоенных Нобелевских

премий (Ж. И.Алферов,

В.И. Гинз-

бург,

А.А.Абрикосов - последний, правда, уже

более

10 лет

живет

в

США). Иногда трудная

политическая

ситуация

заставляет

ученых

покинуть родину, немало из них оказываются

в

США

или

в

Европе

(И.И.Мечников

работал

во

Франции,

И.И.Пригожин, Г.А.Гамов -

в

США),

но

их

оставленная

родина

имеет

право

гордиться

ими

не

меньше, чем вновь обретенная.

В заключение следует отметить, что наука

дает

человечеству бесцен-

ный, постоянно пополняющийся ресурс

-

объективную

информацию

об

окружающем

мире,

и

ни

религия,

ни

философское

созерцание,

ни поэзия

и

искусство

не

заменят

науку

в

деле

познания

окружающего мира

и прогноза

его

изменений.

7 0