Назаретян - Hелинейное будущее 2013

Мегатренды и механизмы эволюции	281

Системно-кибернетическая и системно-экологическая метафоры тесно связали между собой вопросы «почему?», «как?» и «для чего?». Молекулярный биолог обнаруживает, что ферментный синтез регулируется потребностями клетки в каждый данный момент. Геолог использует целевые функции для описания ландшафтных процессов. Физик-теоретик, спрашивая, для чего природе потребовалось несколько видов нейтрино или зачем нужны лямбдагипероны, понимает, что речь идет о системных зависимостях. Поиск «недостающих элементов» – недостающих для устойчивости Метагалактики – неоднократно способствовал фундаментальным открытиям. Вместе с тем представления, связанные с категориями управления, самоорганизации, конкуренции и отбора (организационных форм, состояний движения), приблизило к пониманию глубокой преемственности между живым и «косным» веществом, эволюционных истоков целенаправленного поведения организмов и негэнтропийной функциональности отражательных процессов

(см. §1.1.3.3).

На первых порах целевая интерпретация синергетических понятий приводила и к поверхностным аналогиям – когда с целью отождествлялся, например, результат химической реакции в растворе, что, конечно, не более уместно, чем полагать целеустремлённым падение камня под действием гравитации или движение воздушных масс в сторону меньшего атмосферного давления. Вообще попытки приписать целевые функции простым аттракторам (сползание системы к внешнему равновесию) просто возвращают нас к средневековой телеологии.

Не столь тривиальна ситуация в случае со странными аттракторами. При обострении эндо-экзогенного кризиса – когда линейное наращивание антиэнтропийной активности исчерпывает ресурсы среды и наступает фаза полифуркаций – актуальная задача сохранения оборачивается устремлённостью системы к новому квазиустойчивому состоянию. Имеются достаточные основания трактовать горизонтальный и особенно вертикальный аттрактор как аналоги целей; на высших стадиях эволюции, в развитом обществе оно может уже быть представлено сознательными проектами по переустройству технологической базы, организационных и психологических основ.

282

Часть I

До тех пор, пока все взаимодействующие агенты обладают сопоставимыми способностями отражения и управления, совокупный эффект взаимодействия в каждый момент времени может быть представлен как своего рода «компромисс принуждений» (принуждение – категория теоретической механики, через которую определяют понятие связи [Голицын 1972]), «седловая точка» в беспрерывной игре природы. Конечно, и в этом случае равновесные состояния – только идеализированные моменты фундаментально неравновесного процесса, вроде идеального газа или геометрической точки. Образование же сложно организованной системы с более динамичным отражением («Демон Максвелла» – см. §1.1.3.3) даёт ей преимущество в привлечении энергии для антиэнтропийной работы.

Возможно, первыми такими «демонами» в эволюции Вселенной стали ядра тяжёлых элементов, с которыми связан новый механизм самоорганизации [Панов 2005, 2007]: если при соединении лёгких элементов происходит выброс энергии, то организация тяжёлых элементов, напротив, нуждается в энергии извне. Поэтому около 10 млрд. лет назад, после того как тяжёлые элементы были синтезированы в недрах звёзд первого поколения и выброшены в космическое пространство, интенсифицировалась конкуренция за свободную энергию. А.Д. Панов [2006] высказал предположение, что уже тогда замедление эволюционного процесса, сопровождавшее начальные этапы существования Вселенной с первых секунд после Большого взрыва, сменилось их последовательным ускорением. Более 4 млрд. лет назад эта универсальная тенденция проявилась развитием живого вещества на Земле…

Мегатренды и механизмы эволюции	283

Глава 1.2.2 Преемственность эволюционных механизмов

Наши тела состоят из пепла давно угасших звёзд.

Джеймс Джинс

§1.2.2.1. Коллизии устойчивого неравновесия в биосфере

Жизнь представляет собой непрерывную борьбу с переходом в равновесное состояние.

Э.М. Галимов

…Биосфера «набухала» интеллектом.

В.И. Вернадский

Обсуждая преемственность социальной истории и предыстории с биосферной стадией универсальной эволюции, сгруппируем ряд обстоятельств, ранее упоминавшихся нами в иных контекстах.

Первое состоит в том, что геохронологическая лестница, подобно лестнице социально-исторической, представлена всё более разнообразными, сложными и далекими от равновесия со средой

формами. Если за последние 3 млрд. лет основной входящий ресурс – лучистая энергия Солнца – возрос на 27% [Косовичев 1994], то выход, выражаемый «общей энергией жизнедеятельности» и влиянием живого вещества на все оболочки планеты, увеличился многократно. Этот эффект обеспечен диверсификацией экосистем, умножением экологических ниш и удлинением трофических цепей, в результате чего отходы жизнедеятельности одних организмов становились ресурсами жизнедеятельности других (почти буквальная аналогия с выводами Ф.А. Хайека по поводу демографического роста, цитированными в §1.1.3.3). Внутреннее усложнение вело «к более эффективному преобразованию энергии и вещества окружающей среды в биомассу» [Бердников 1991, с.62], и по мере того, как расход ресурсов на единицу биомассы уменьшался, вместимость биосферы увеличивалась.

В предыдущей главе также подробно обсуждались анатомические и функциональные свидетельства того, что внутреннюю диверсификацию сопровождала последовательная интеллектуализация жизни, и эта глобальная тенденция составляет второе важное

284

Часть I

обстоятельство. Рост интеллектуальной составляющей, обеспечивший эффективность использования энергетического ресурса, проявлялся на уровне биосферы в целом, биоценозов, а также отдельных видов, последовательно занимавших верхние этажи биосферной организации.

Третье обстоятельство связано с тем, что, поскольку антиэнтропийная работа оплачивается ускоренным ростом энтропии других систем, жизни исконно сопутствуют эндо-экзогенные кризисы различного масштаба. В соответствии с синергетической моделью, когда такие кризисы достигали глобального масштаба и компромиссные сценарии исключались, ответом биосферы могло стать совершенствование антиэнтропийных механизмов (см. §1.1.3.1). Действительно, прямые и косвенные данные показывают, что фазы последовательного удаления биосферы от равновесия с физической средой опосредовались глобальными кризисами и катастрофами.

Здесь, правда, необходима оговорка. Сегодня хорошо известно, что спокойные фазы биосферной истории чередовались с катастрофическими: только на протяжении фанерозоя произошли пять массовых и десятки менее масштабных вымираний, и, как отмечалось, более 99% существовавших на Земле видов животных и растений вымерли ещё до появления человека. Но причины катастрофических событий не всегда ясны, и по их поводу мнения расходятся.

В своё время Ч. Дарвин игнорировал теорию катастроф Ж. Кювье, которая была решительно антиэволюционной и опиралась на факт отсутствия в современном мире видов, существовавших в отдалённом прошлом. При формировании синтетической теории, объединившей теорию отбора с популяционной генетикой, сведения о резких сменах видового состава биосферы всё ещё оставались скудными. Поэтому эволюционная биология строилась без учёта соответствующих данных и плохо с ними согласуется. Для спасения парадигмы плавного естественного развития её приверженцы, следуя привычной схеме, в каждом случае стремились связать катастрофические события с внешними по отношению к жизни – геофизическими и космическими факторами (см., напр., [Аносов, Кулинич 1999]).

Иных акцентов требует синергетическая модель, которая позволяет предположительно судить о генезисе системного кризиса

Мегатренды и механизмы эволюции	285

по его результатам (см. §1.1.3.1). Исходя из этого, последовательные глобальные изменения в сторону вертикальных странных ат-

тракторов должны были стать итогами кризисов, спровоцированных собственно биотической активностью.

Накопленные данные о некоторых переломных эпизодах очень точно соответствуют сценарию эндо-экзогенных кризисов. Как по синергетической партитуре, был, например, «исполнен» переход от раннепротерозойской к позднепротерозойской эре (неопротерозойская революция) более 1,5 млрд. лет назад, о чём мы упоминали при обсуждении закона отсроченной дисфункции и правила избы-

точного разнообразия. Цианобактерии, бывшие прежде лидером и монополистом эволюции, выделяли отходы своей жизнедеятельности – свободный кислород, который, постепенно накапливаясь, изменял химический состав атмосферы и придавал ей всё более выраженное окислительное свойство. Когда содержание кислорода в атмосфере достигло критического значения, началось вымирание организмов. В кислородной атмосфере стали распространяться и эволюционировать аэробные формы, большинство из которых – эукариоты, составившие новый ствол жизни. Впоследствии, благодаря сложной структуре, они смогли образовать многоклеточные грибы, растительные и животные организмы [Аллен, Нельсон 1991; Snooks 1996].

Но не по всем переломным эпизодам доступные сведения столь же органично укладываются в схему спровоцированной неустойчивости. Так, в 1980-е годы большинство палеонтологов были склонны объяснять массовое вымирание ящеров на исходе мелового периода чисто внешними факторами. Ссылались на данные о грандиозном взрыве, следы которого обнаружены в отложениях – то ли извержении сверхмощного вулкана [Crawford, March 1989], то ли столкновении с крупными астероидами [Голицын, Гинзбург 1986]. Выброшенные в верхние слои атмосферы массы измельчённой породы могли перекрыть доступ солнечным лучам и послужить первопричиной экологической катастрофы.

В последующем такое объяснение вызвало серьёзную критику. Вымирание динозавров (и значительного количества других видов) произошло «быстро» по геологическим меркам, т.е. длилось 1-2 млн. лет; пыль же могла удерживаться в атмосфере несколько месяцев. Если взрыв действительно сыграл роль в разрушении био-

286

Часть I

сферы, то только потому, что это было подготовлено накоплением внутренних деструктивных эффектов.

Г.Д. Снукс внимательно проанализировал ещё одну распространённую гипотезу о том, что массовая гибель биологических семейств (около 60%) на верхней границе пермского периода также была вызвана извержением грандиозного вулкана в Сибири. «Несомненно, – заключает он, – такое событие должно было оказать мощное влияние на жизнь. Но весьма вероятно, что 250 млн. лет назад… флора и фауна Земли исчерпали динамические возможности экспансии, сделавшись весьма уязвимыми для любого внешне-

го воздействия» [Snooks 1996, р.77].

Это может быть, в частности, связано с предполагаемым влиянием жизнедеятельности на геологические процессы. «Продолжительность эволюционных периодов накопления энергии, – писал хабаровский геофизик В.Л. Шевкаленко [1992, с.24-25], – повидимому, определяется способностью живого вещества соответствующего уровня организации к преобразованию и накоплению энергии Солнца и захоронению её в осадках в виде соединений углерода. Тектонические движения, вероятно, служат пусковым механизмом, обусловливающим расход части энергии погребённого органического вещества на метаморфические преобразования». Автор привёл также гипотезу французских исследователей о «холодном» ядерном синтезе элементов, который может изменять химический состав и объём литосферы и продуцировать возмущения земной коры.

Такие гипотезы предполагают эндо-экзогенное происхождение глобальных кризисов, и их выдвижение свидетельствует о неудовлетворённости внешним по отношению к жизни объяснением биосферных переломов. На сегодняшний день решающий аргумент в их пользу – сопоставление фазовых переходов, их механизмов и временных периодов (см. далее).

Палеонтологи указывают на то, что в спокойных фазах происходили изменения, росло разнообразие, но всё это оставалось в пределах одного качественного уровня [Шевкаленко 1996]. За катастрофическими же обвалами следовало не восстановление системы (полное или частичное), а качественные скачки сложности, интеллектуальности и уровня неравновесия биосферы с физической средой. Изменения в сторону вертикальных странных аттрак-

Мегатренды и механизмы эволюции	287

торов так же трудно согласовать с предположением о внешнем происхождении катастроф, как математически регулярное укорочение эр и отделов на геохронологической шкале по мере усложнения и интенсификации жизненных процессов (см. §1.2.2.2). По всем признакам, попытки свести дело к случайным внешним воздействиям в отдалённой истории биосферы имеют ту же сомнительную логику, что и попытки объяснить климатическими изменениями гибель на границе плейстоцена крупных животных (см. §1.1.2.3), игнорируя обилие накопившихся доказательств «вины» недальновидных охотников верхнего палеолита.

Констатируем бесспорный факт. Биота, как в последующем общество, развивалась путем адаптации к среде, преобразуемой её собственной активностью, и тем самым адаптировала среду к своим возрастающим потребностям. С этим связано четвёртое обстоятельство, о котором мы упоминали при обсуждении закона иерархических компенсаций и на которое здесь важно обратить внимание: рост биологического разнообразия обеспечивался биоген-

ным ограничением разнообразия физической среды.

Активность живого вещества на протяжении миллиардов лет унифицировала температурный режим планеты, атмосферное давление, радиационный фон (за счёт озонного экрана в верхних слоях атмосферы) и т.д. «В целом весь процесс эволюции биоты был направлен на стабилизацию, на сокращение амплитуды колебаний физической среды» [Арский и др. 1997, с.121]. За последние 600 млн. лет, несмотря на чередование ледниковых и послеледниковых периодов, температура нашей планеты колебалась в относительно узком диапазоне, так как более радикальные изменения климата предотвращались обратным влиянием биоты [Липец 2002].

Тем самым складывались предпосылки для всё более сложных форм жизни, существование которых было бы немыслимо в условиях «девственной», не преобразованной планеты. Как отметил В.А. Бердников [1991, с.118], «каждый вид многоклеточных организмов представляет собой завершающее звено в длинной цепи видовпредков (филетические линии вида), начало которой теряется в глубинах докембрия… Филетические линии каждого вида начинались в совершенно других, по существу, инопланетных условиях».

Это изоморфно истории отношений общества и природы. Если бы социальный субъект, выстраивая антропоценозы, последова-

288

Часть I

тельно не переоборудовал биологическую среду «под себя» и не жертвовал её разнообразием ради растущего разнообразия культурной составляющей, ничего подобного цивилизации на Земле не могло бы возникнуть. Не только современная австралопитекам биосфера, но и биосфера эпохи верхнего палеолита для цивилизации – такая же инопланетная реальность, как для млекопитающих – биосфера протерозоя.

Приведу наглядный пример. Москва географически расположена на территории южной тайги, где в среднем для прокорма одного охотника-собирателя требуется площадь около 20 км2. Учитывая, что площадь города на 2011 год составляла 1079 км2, простым вычислением получаем: 10 тыс. лет назад на этой территории могли проживать немногим более 50 человек.

Интересное соотношение роста и ограничения разнообразия прослеживается и в процессе «интеллектуализации». Согласно данным палеонтологии, видовое разнообразие достигло максимума во второй половине миоцена, 12-6 млн. лет назад, после чего начало сокращаться, уступив место растущему поведенческому разнообразию. В последующем большее распространение получали организмы с невысоким уровнем специализации, и «главным условием эволюционного успеха стал прогресс в использовании информационных потоков экосистемы» [Жегалло, Смирнов 1999, с.29]. С появлением же антропоценозов их совокупное разнообразие росло уже за счёт антропогенного ограничения разнообразия природных подсистем…

Пятое обстоятельство, связывающее механизмы социальной и биосферной эволюции, – противоречивая логика устойчивости. Неслучайно в биологии мы находим те же телеологические, термодинамические (деградация в сторону тепловой смерти) и статические модели, что и в обществоведении. Рассказ о таких моделях в предыдущих главах дополним ироничным высказыванием знаменитого генетика Н.В. Тимофеева-Ресовского: «Пока что нет не то /что/ строгого или точного, но даже мало-мальски приемлемого, разумного, логичного понятия прогрессивной эволюции… На вопрос – кто же прогрессивнее: чумная бацилла или человек – до сих пор нет убедительного ответа» (цит. по [Бердников 1991, с.32]).

Мегатренды и механизмы эволюции	289

Здесь, как и в социальной истории, синергетическая модель помогает удержаться между парадигмами конечной цели и замкнутых циклов. Эволюция видится как последовательность апостериорных эффектов, отчасти случайных (рост разнообразия в спокойные периоды за счёт актуально бесполезных или «слабовредных» мутаций), оказывавшихся полезными для сохранения системы при обострившихся кризисах. Иначе говоря, мы опять убеждаемся: прогрессивная эволюция биосферы (как и общества) – не цель, а средство сохранения неравновесной системы.

Вместе с тем устанавливаются критерии для сравнительной оценки процессов и состояний. Вопрос о том, «прогрессивнее» ли человек чумной бациллы, не столько проясняет, сколько запутывает существо дела. Сравнивая отдельные виды под таким углом зрения, мы получим не более внятное представление об эволюции, чем при изучении изолированных этнических, сословных или ка- ких-либо иных групп. Как отмечено в §1.1.1.1, чтобы получить единый критерий биологического (как и социального) «прогресса», необходимо вычленить адекватный предмет.

В данном случае таким предметом является биосфера – неравновесная система, сохраняющая относительную устойчивость на протяжении длительного времени и вынужденная ради этого трансформироваться, равно как носителем долгосрочной социальной эволюции служит антропосфера планеты, а не отдельные сообщества или регионы. Достоверная картина откроется через телескопический объектив, если мы сопоставим состояния биосферы на различных срезах геологической истории: например, фазы раннего и позднего протерозоя, венда и кембрия, пермского и триасового, неогенового и четвертичного периодов, плейстоцена и голоцена. При таком сопоставлении трудно не заметить, что система становилась всё более сложной, внутренне разнообразной, энергетически активной и интеллектуальной.

Становилась ли она более устойчивой? Взглянув ещё раз на геохронологическую шкалу, мы заметим, что скорее нет, чем да. Примитивные стадии биосферы сохранялись миллиарды лет, и одноклеточные организмы до сих пор составляют несущие этажи жизни. Палеолит на протяжении десятков тысячелетий безраздельно господствовал на планете, а кое-где племена первобытных охотников-собирателей сохранились до сих пор. Последующие

290

Часть I

общества исчерпывали свои возможности тем быстрее, чем сложнее и динамичнее организованы.

Таким образом, чтобы оценить преимущество сложности, энергетической эффективности и интеллектуальности, нам опять, как и в социальной истории, необходим синергетический критерий: био-

сфера становилась не более устойчивой, но более неравновесной,

т.е. способной сохранять устойчивость на более высоком уровне неравновесия со средой.

Напомним (см. формулы (III) и (IV), §1.1.1.6), с ростом технологического потенциала увеличивалась внешняя устойчивость социальной системы, и вместе с тем она становился чувствительнее к внутренним колебаниям. Нечто похожее происходило и в эволюции биосферы. Вероятно, живое вещество на Земле имело больше шансов сохраниться, если бы очень мощное внешнее воздействие на планету произошло в фанерозое, чем в протерозое, так как сложные формы, разрушившись, составили бы защитный слой для простейших. Но у сложной системы ниже порог летального воздействия, т.е. в целом эволюционирующая система становилась уязвимее по отношению к негативным последствиям собственной активности.

Об этом свидетельствуют сокращающиеся сроки бескризисного существования, строгая закономерность которых составляет шестое и самое бесспорное свидетельство единства биологической и социальной эволюции.

§1.2.2.2. Расширение эволюционной гиперболы, и – ещё раз о сослагательном наклонении

Фауст. Существованье гор, лугов, лесов Обходится без глупых катастроф. Мефистофель. Ты полагаешь? Но иного мненья, Кто был свидетелем их появленья.

Иоганн Вольфганг Гёте

Как раз при сравнительном расчёте этих сроков исследователями разных стран независимо и почти одновременно было совершено удивительное открытие, о котором мы начали рассказывать в