Биотическая регуляция окружающей среды (ввод)

Два существующих сейчас противоположных воззрения на виды естественной биоты Земли формируют две противоположные теоретические концепции и практические стратегии взаимодействия человека с девственной природой в локальных и глобальных масштабах. {См. сжатое популярное изложение->}

Источник: ЭКОЛОГИЯ, 1999, №2, с. 105-113 Оттиск статьи в формате PDF (710 Кб)

© 1999 г. В.В. Горшков*, В.Г. Горшков**, В.И. Данилов-Данильян***, К.С. Лосев****, А.М. Макарьева**

* Ботанический институт им. В.Л. Комарова РАН 197376 Санкт-Петербург, ул. проф. Попова, 2
** Петербургский институт ядерной физики им. Б.П. Константинова РАН 188300 г. Гатчина, Ленинградская обл.
*** Международный Независимый Эколого-Политологический Университет 111250 Москва, а/я 20
**** Всероссийский институт научной и технической информации 125315 Москва, А-315, ул. Усиевича, 20

Поступила в редакцию 12.10.98 г.

Невозмущенные человеком естественные сообщества видов глобальной биоты представляют собой уникальный механизм поддержания пригодных для жизни условий окружающей среды в локальных и глобальных масштабах. Устойчивость современного земного климата может быть объяснена функционированием естественной биоты. Информация о необходимых и достаточных для стабилизации окружающей среды действиях биоты заключена в геномах видов естественных сообществ. Освоение и преобразование человеком естественной биоты приводит к искажению и потере этой информации. После прекращения возмущения и освоения естественных сообществ биота в пределах нескольких десятков лет восстанавливает свою способность к формированию и поддержанию оптимальной для жизни окружающей среды.

Два существующих сейчас противоположных воззрения на виды естественной биоты Земли формируют две противоположные теоретические концепции и практические стратегии взаимодействия человека с девственной природой в локальных и глобальных масштабах.

I. Согласно первой концепции — традиционной — окружающая среда оказывается пригодной для жизни в силу уникальных физических условий на земной поверхности, определяемых исключительно удачным расположением Земли на околосолнечной орбите. Биота — естественная фауна и флора биосферы — приспосабливается к любой окружающей ее среде. Существенные изменения окружающей среды могут происходить и за счет воздействия самой биоты. К этим изменениям биота также приспосабливается за счет эволюционного видообразования. Так, например, биота в прошлом вызвала переход от восстановительной (бескислородной) к окислительной (содержащей кислород) атмосфере. Это привело к появлению дышащих кислородом организмов и вымиранию многих видов, для которых кислород является ядом, или переходу некоторых из них в бескислородную локальную окружающую среду.

Главным свойством жизни считается способность к эволюции и непрерывной адаптации к меняющимся внешним условиям. Выделенных оптимальных для жизни внешних условий не существует. Генетическая адаптация обеспечивается внутривидовой изменчивостью геномов. Любые генотипы, обладатели которых производят наибольшее количество выживающих в окружающей их среде потомков, закрепляются в популяции. Любые виды организмов, способные адаптироваться к окружающей среде и производить наибольшее количество потомков, могут составлять земную биоту. Все наблюдаемые по палеоданным эволюционные изменения объясняются непрерывной адаптацией видов и индивидуальным отбором (Ayala, Fitch, 1997).

Кардинальное изменение окружающей среды, связанное в освоением природы и преобразованием сообществ естественной биоты в агро-, сильва- и марикультуры, приспособленных для удовлетворения потребностей растущей популяции человека, рассматривается как определенный этап естественного эволюционного процесса. Единственной экологической проблемой, которую предстоит решить человеку — это ликвидация загрязнений, изменяющих окружающую человека среду в неблагоприятном для него направлении. Естественным процессом считается также и освоение всей глобальной биоты человеком и превращение биосферы в новую глобальную биосистему, обслуживающую исключительно нужды человека — ноосферу.

Природное биоразнообразие рассматривается как генетический ресурс человека, который может быть использован при дальнейшем развитии биотехнологии и генной инженерии. Предполагается, что биоразнообразие включает как генетическую информацию разных естественных видов, так и внутривидовую генетическую изменчивость. Это биоразнообразие предполагается сохранить в зоопарках и генных банках, а также в заповедниках, занимающих не более процента территории Земли, и не сковывающих свободное развитие цивилизации.

Безостановочный экономический рост, базирующийся на непрерывном расширении использования ресурсов биосферы, рассматривается как единственная возможность обеспечить удовлетворение растущих потребностей увеличивающейся глобальной человеческой популяции.

В традиционной концепции фактически игнорируются экологические ограничения на численность популяции биологических видов, причины образования естественных сообществ видов и устойчивость сообществ и их среды обитания — экосистем.

Два важнейших эмпирических факта не находят объяснения в традиционной концепции:
1) почему, несмотря на быстрые изменения окружающей среды, особенно происходящие под воздействием самой биоты, условия окружающей среды не выходят за пределы возможности существования любой жизни;

2) почему, несмотря на непрерывную адаптацию, все виды сохраняют строгую дискретность и не наблюдается переходных форм ни между современными, одновременно существующими в биосфере, видами, ни видами, наблюдаемыми по палеоданным (Jackson, 1994).

II. Во второй, противоположной, концепции принимается во внимание физическая неустойчивость земной окружающей среды и возможность ее быстрого перехода в устойчивые состояния типа Марса или Венеры, в которых никакая жизнь невозможна. Биота Земли рассматривается как единственный механизм поддержания пригодных для жизни условий окружающей среды в локальных и глобальных масштабах (Горшков, 1995).

В этой концепции главным свойством жизни является способность видов к выполнению определенной работы по поддержанию выделенных пригодных для жизни условий окружающей среды. Сложное взаимодействие с окружающей средой приводит к необходимости образования сообществ видов и экологических систем определенного набора видов, скоррелированно взаимодействующих между собой и окружающей их средой. Такая скоррелированность подобна скоррелированности клеток и органов внутри одного многоклеточного организма. Только те виды, которые обеспечивают необходимую работу по поддержанию окружающей среды, могут образовывать сообщества и составлять земную биоту. Эти виды поддерживают оптимальную численность и производят оптимальное, а не максимальное, количество потомков. Спонтанный переход любого вида к производству максимального количества потомков свидетельствует об искажении их генетической программы. Подобный переход, аналогично возникновению раковой опухоли в теле, нарушает функционирование сообщества и ухудшает локальную окружающую среду. Это приводит к потере сообществом конкурентоспособности, его гибели и вытеснению другим сообществом, в котором тот же вид сохраняет нормальную генетическую программу и производит оптимальное количество потомков.

Виды, поддерживающие выделенные условия окружающей среды, очевидно, должны сохранять неизменной свою генетическую программу и не могут непрерывно адаптироваться к любым происходящим флуктуациям внешних условий. Они должны обладать механизмами стабилизации генетической программы, предотвращая накопление стирающих генетическую информацию мутационных замен.

В этой концепции все виды биоты должны сохранять генетическое постоянство и устойчивость в течение геологических периодов времени. Все виды биоты должны быть не только жизнеспособны, но и скоррелированно взаимодействовать с другими видами сообщества, обеспечивая управление окружающей средой. Эти ограничения объясняют наблюдаемую дискретность и морфологическое постоянство современных естественных видов и видов, исследуемых по палеоданным (Jackson, 1994).

Наблюдаемая генетическая изменчивость особей естественных видов соответствует случайным отклонениям от нормальной генетической программы, не регистрируемым стабилизирующим отбором. С ослаблением стабилизирующего отбора при выходе из условий естественной экологической ниши происходит рост генетической изменчивости и накопление в популяции особей c различного рода уродствами — генетическими отклонениями от нормы. При восстановлении естественных условий и нормальной силы стабилизирующего отбора все особи с генетическими отклонениями от нормы немедленно вытесняются из популяции.

Человек использует существующие генетические отклонения от нормы у естественных видов для культивации культурных пород животных и сортов растений для удовлетворения собственных нужд. Далеко не все естественные виды могут производить жизнеспособных особей с генетическими отклонениями от нормы, пригодными для использования человеком.

Эволюционные переходы к новым видам ограничены и происходят только при сохранении способности к стабилизации окружающей среды в составе экологического сообщества. Эволюция на больших периодах времени порядка миллиардов лет может, однако, происходить с переходом окружающей среды в различные, пригодные для жизни, состояния, например, с изменением восстановительной атмосферы на окислительную, сопровождающуюся существенной перестройкой биоты без потери ее способности к предотвращению перехода среды в непригодное для любой биоты состояние. Это связано с существованием «вырожденных уровней» условий окружающей среды, пригодных для жизни. Эволюционные изменения биоты могут приводить к перебору всех приемлемых для жизни вырожденных уровней.

Рассмотрим основные предпосылки, лежащие в основе второй концепции.

Следующий раздел->