Грушевицкая Т.Г., Садохин А.П. Концепции современного естествознания

Подождите немного. Документ загружается.

лому человеку. Поэтому все более острым становится противоре-

чие

между

конкретными достижениями медицинской науки и

практикой здравоохранения. Это заставляет по-новому осмыс-

ливать понятия и нормы общечеловеческой морали примени-

тельно к медицине, а также ко всей сфере экспериментальной и

теоретической деятельности в биологии. Это привело к

лоявле-

нию еще одной новой сферы этики — биоэтики.

21.5. Биоэтика

Успехи современной биологии и медицины, новые биомеди-

цинские технологии, невозможные еще пятьдесят лет назад, дали

специалистам настоящую власть над жизнью и смертью. Поэтому

ответственность ученого-биолога и врача сейчас намного

выше,

чем раньше. Эта новая ситуация потребовала новых форм кон-

троля со стороны общества за разработкой и использованием но-

вых научных достижений.

Традиционно основной формой контроля за деятельностью

человека были моральные нормы, нравственное регулирование,

опирающиеся на тот внутренний стержень, который имеется в

душе каждого человека и заложен в процессе воспитания. Такой

способ регулирования поведения людей является особенно эф-

фективным по сравнению с нормами права — внешним регуля-

тором поведения человека. Но во все времена особенно важной

была нравственная надежность врача. Поэтому еще на заре разви-

тия медицины были сформулированы основные принципы отно-

шения врача к больному, его обязанности по отношению к обще-

ству, а также правила взаимоотношений врачей между собой.

Впервые нравственные заповеди врача были изложены в зна-

менитой

клятве Гиппократа, согласно которой врач должен при-

ходить к больному только для его пользы, бороться за его жизнь |

до последней возможности и т.д. В несколько измененном виде

эта клятва стала основой факультетского обещания, которое под-

писывалось врачами в Средние века и Новое время. Сохранилась

традиция давать такую клятву и в наши дни. Именно клятва Гип-

пократа стала основой традиционной медицинской этики, важ-

нейшими вопросами которой были: сохранение врачебной тайны,

информирование больного о его болезни и ходе лечения, сооб-

щение о наличии опасных для общества болезней соответствую-

щим учреждением здравоохранения и т.п.

Но существовавшие до последнего времени моральные нормы

не могут подсказать, какое поведение будет правильным в совре-

566

менной

ситуации. Ведь новый опыт биомедицинского знания ста-

вит человека перед возможностью не только

«давать»

жизнь — се-

годня есть возможность искусственного оплодотворения, опреде-

ления и изменения качественных параметров жизни с помощью

генной инженерии, транссексуальная хирургия, меняющая пол

человека. Сегодня врач может продлить жизнь, отодвинув время

смерти с помощью современных реанимационных процедур, мето-

дов геронтологии, а также за счет трансплантации органов.

В свете традиционного морально-мировоззренческого сознания

новый опыт биомедицинских технологий — техногенное произ-

водство и уничтожение жизни на эмбриональном уровне, транс-

плантологическое продление и завершение жизни — не всегда

может быть оценен как вполне моральный. Более того, в ряде

случаев он вступает в явное противоречие с установившимися

моральными ценностями и принципами. Прежде всего, вновь

встает вопрос о моральности убийства эмбриона при искусст-

венном оплодотворении и генетических опытах, о моральности

эвтаназии (легкой смерти) больного для избавления его от не-

выносимых страданий и т.д.

В этих условиях и появилась биоэтика — система новых

этических стандартов в сфере экспериментальной и теоретиче-

ской деятельности в биологии и медицине, а также при практи-

ческом применении результатов данных исследований.

Рассмотрим область применения биоэтики, значительно рас-

ширившей сферу традиционной медицинской этики.

Так, сегодня иначе решаются многие традиционные для ме-

дицинской этики вопросы, в частности вопрос об информиро-

вании больного о его болезни и ходе ее лечения. Если раньше

считалось, что больной ни в коем случае не должен знать о за-

болевании с возможным смертельным исходом, то сегодня такая

информация считается обязательной, чтобы человек мог при-

нять необходимые решения, привести в порядок свои дела.

Кроме того, необходимой является информация об успехах со-

временной медицины и новых методах лечения таких болезней,

поэтому у больного появляется шанс на благополучный исход.

Множество проблем порождает современная реанимацион-

ная практика. Появление новых сложных, дорогостоящих меха-

низмов (дыхательных аппаратов, «искусственной почки» и пр.)

превратило умирание в длительный механизированный процесс,

дало возможность очень долго поддерживать жизнь в человече-

ском теле. Поэтому биоэтика решает принципиально новый мо-

рально-этический вопрос: кто в такой ситуации должен прини-

567

мать

решение

о смерти — сам умирающий, его родственники 1

или врачи. Но в любом случае, отключение этих аппаратов будет 1

означать смерть пациента, и с точки зрения традиционной мо- !

рали

должно оцениваться как убийство или самоубийство.

В тесной связи с возможностью продления жизни с помощью 1

специальных аппаратов находится проблема эвтаназии — добро- ]

вольная безболезненная смерть безнадежно больного пациента. В

]

последнее время возможность эвтаназии широко обсуждается на ]

страницах периодических изданий и других средств массовой ин- 2

формации разных стран. Периодически в западных странах про- |

исходят судебные процессы, на которых звучат обвинения в адрес ]

врачей, решившихся на эвтаназию, ведь в большинстве стран это ]

расценивается как убийство. И так же часто происходят

процес-

;

сы, на которых больные предъявляют иски к государству с требо- I

ванием

разрешить им добровольный уход из жизни. Конечно, в

реальной врачебной практике медикам приходится постоянно ]

решать вопросы о продлении (непродлении) жизни своего паци- ]

еита. Но выписать безнадежно больного человека из больницы

домой, заведомо зная, что там он умрет, это один моральный ас-

пект медицинской этики. Другое дело — самому прекратить его

]

страдания, введя смертельную инъекцию.

Еще одной областью биоэтики является трансплантология. I

Ведь основным источником биоматериала — человеческих орга-

)

нов, подлежащих трансплантации, являются терминальные (уми-

рающие) пациенты. Поэтому их смерть задерживается, продле- |

вается во времени, чтобы извлечь и сохранить нужные для пере-

садки органы. Таким образом, у современной медицины появи-

лась новая функция — смертеобеспечение, отсутствующая у тра-

диционной медицины.

В данном случае существует еще одна сложная этическая ;

проблема — определение, кому должен быть пересажен тот или |

иной орган, при том, что законы большинства стран запрещают

покупку донорских органов. Человек может подарить их после 1

своей смерти, оставив соответствующее завещание. Правда, да- •

леко не каждый человек способен на подобную гуманность.

Возможность же использования врачами органов без согласия

донора приводит к судебным процессам, которые периодически

происходят на Западе. Эта ситуация также должна получить

оценку в рамках биоэтики. Ведь, с одной стороны, врач наруша-

ет волю умершего, запретившего использовать его органы, но с

другой стороны, он спасает жизнь тем людям, которые иначе

просто погибли бы.

568

По-прежнему обсуждается право женщин на аборт, на ее

свободный выбор — сохранять или не сохранять жизнь своего

ребенка. Во многих странах это разрешено законодательством (в

гом

числе, и в нашей стране). Но с точки зрения

традиционной

морали — это обесценение и вытеснение такой ее нормы, как

«не убий».

Обесценение традиционных моральных норм и ценностей

также связано со все большим распространением методик искус-

ственного оплодотворения. Ведь такое «асексуальное размноже-

ние» неизбежно приведет к деформации биофизиологических

родственных человеческих взаимоотношений — место обычной

семьи займут неполные семьи, однополые браки. Также встает

проблема суррогатного материнства — как оценить женщину,

вынашивающую и рожающую чужого ребенка за вознаграждение.

Транссексуальная хирургия — еще одно медицинское ново-

введение, ставящее множество моральных проблем, связанных с

сексуальностью человека. В традиционном понимании сексу-

альность — это сложный процесс, сопровождающий становле-

ние человеческого существа, который предполагает для каждого

индивида переход от ощущения удовольствия, связанного с

функционированием органов у младенца, к разумному отноше-

нию к функции продолжения рода. Перемена пола, произведен-

ная хирургическим путем, как правило, сопряжена с подавлени-

ем функции продолжения рода, что с традиционной

точки

зре-

ния не является нормальным. Тем не менее, в результате широ-

кого правозащитного движения такие операции проводятся, а

значит, идет формирование новых этических стандартов.

В последнее время успехи генной инженерии создали воз-

можность клонирования не только низших, но и высших орга-

низмов, в том числе и человека. Это сразу же вызвало самое ши-

рокое обсуждение не только среди специалистов, но и в СМИ.

При этом в центре развернувшейся дискуссии были не столько

технические, сколько моральные проблемы этого открытия. Так,

широко обсуждается множество сценариев грядущих катастроф,

связанных с возможностью клонирования человека. Говорят и о

создании каст людей, приспособленных для выполнения узко-

специализированной деятельности, и о выращивании существ-

«коггий»,

которые должны стать живыми складами донорских ор-

ганов для своих генетических оригиналов, и о воссоздании умер-

ших гениев или злодеев. Интересно, что об этих проблемах заго-

ворили до того, как произошло практическое применение новых

технологий, и мнения людей разделились. Впрочем,

основном

569

по данному вопросу преобладает взвешенный подход, в

соответ-1

ствии с которым наложен запрет на клонирование человека,

но!

при этом не запрещаются исследования в данной области генети-

ки. Интересно отметить, что Советом Европы в 1997 г. был

при-3

нят Дополнительный протокол к Конвенции «О правах человека 1

и биомедицине». В нем было запрещено клонирование человече- I

ских существ, но понятие «человеческое существо» не было

разъ-

яснено, а оставлено для решения в рамках внутреннего законода- 1

тельства стран. Таким образом, впервые в истории появилась

не-1

обходимость

законодательно определить, что такое человеческое

существо,

а значит, и человек. Если раньше эта проблема

зани-1

мала только философов, а большинство людей считали их

рассу-1

ждения

не более чем причудой, то бурный прогресс современной |

биомедицины показал непосредственно-практический смысл

это-1

го вопроса.

Последние успехи генетики вновь оживили те яростные споры, I

которые с начала XX века велись по поводу евгеники — науки, ста- 1

вящей своей целью исправление и улучшение природы человека. ]

Рождение евгеники обычно связывают с именем Ф. Гальтона, ко-

торый в 1869 г. опубликовал книгу

«Наследственность

таланта».!

Она вскоре была переведена на русский язык, но на нее

тогда*

почти не обратили внимания. Об идеях Гальтона вспомнили

уже!

в начале XX в., когда в 1904 г. пригласили его прочитать в

Лон-1

донском социологическом обществе лекцию «Евгеника, ее опре- 1

деление, задачи и цель». Поэтому вторая книга, вышедшая в

1907 г. под названием «Вероятность, основа евгеники»,

пользова-|

лась большим успехом.

Сам Гальтон говорил о евгенике как о науке, изучающей то, 1

какие факторы улучшают, а какие ухудшают врожденные

каче-я

ства расы. В России, как и в других странах,

популярность^

евгенических идей была очень высока. В 1924 г. вышла книга

Ю.А.

Филиппенко

«Пути улучшения человеческого рода»,

издана-1

лись

два журнала по этой проблеме, было создано Бюро по

ге-1

нетике и евгенике при АН СССР под руководством

Филипчен-1

ко, а в Институте экспериментальной биологии —

евгеническое!

отделение. Существовал Международный евгенический комитет, 1

проводились международные евгенические конгрессы.

Идеями,!

популярными в то время среди сторонников евгеники, были: Я

государственный контроль над рождаемостью, создание банков |

семени здоровых мужчин, чтобы у супругов и женщин был вы-|

бор (иначе будет идти накопление нежелательных мутаций в те- I

номе человека). Они были предложены крупнейшим представи- |

570

телем евгеники Г.Д. Меллером. В

1910

г. американский генетик

Ч. Давенпорт основал

«Офис

евгенической регистрации». В 1944 г.

американский акушер Д. Рок сообщил, что ему удалось оплодо-

творить в пробирке яйцеклетку бесплодной женщины спермой

своих молодых ассистентов. Через

тридцать

лет после этого аме-

риканец Л. Шетлз заявил, что он готов имплантировать в матку

женщины зародыш, зачатый вне организма, и уже через пять лет

родилась Луиза Браун — первый ребенок «из пробирки». Через

семь лет появилась первая «суррогатная» девочка, выношенная

матерью, которая ей биологически таковой не являлась.

1990

г. в организм человека впервые удалось ввести клетки с

перенесенными в них нормальными копиями дефектного гена. Эта

операция была осуществлена английскими учеными Л. Стэптоу и

Р.

Эдвардсом,

открывшими эру практической евгеники — прямо-

го исправления природы человека.

Сегодня, помимо сперм-банков, имеются и банки заморо-

женных яйцеклеток. Только в США таких хранилищ четыре ты-

сячи. Есть способы, позволяющие проверить генетический ста-

тус зародыша, состоящего всего из восьми клеток. Так что сего-

дня есть все условия для производства здорового потомства, а

также для исправления его с помощью переноса генов.

Большая

часть названных мер. может только приветствоваться, и если бы

евгеники ограничивались только ими, не возникало бы столь

острых споров вокруг этой науки.

Тот же Гальтон был убежден, что ухудшается не только на-

следственность, но и умственные способности человека. Он счи-

тал, что представители низших классов обладают более низким

коэффициентом интеллекта

(10),

чем аристократия, но имеют

при этом большее число детей. На этом основании он делал вы-

вод, что будет рождаться все больше детей с худшими показате-

лями /0, поэтому в целом ситуация с интеллектуальностью чело-

вечества будет ухудшаться. Лишь в 1960-е годы вывод о прямой

связи между социальным положением, количеством детей и

был опровергнут.

Во многом эти идеи были сформулированы Г. Меллером,

который в евгенике видел надклассовую науку, управляющую

эволюционным процессом путем негативных (стерилизации не-

полноценных) и позитивных (искусственного оплодотворения)

операций с человеческим геномом. Он пессимистически оцени-

вал естественную эволюцию человека и считал, что наследст-

венность надо защитить путем «генетического наступления».

571

Именно эти идеи евгеники легли в основу практических ре-

комендаций по ограничению рождаемости у низших

классов,

стерилизации физически и умственно неполноценных людей.

Такая практика существовала

30-е годы в фашистской Герма-

нии, там же проводилась программа размножения представите-

лей высшей расы, когда специально отобранные девушки стано-

вились матерями детей, отцы которых проходили проверку на

расовую чистоту. В более мягкой форме рекомендаций она ис-

пользовалась и в других странах. Так, в 1960-е годы в Колумбии

в порядке эксперимента было подвергнуто стерилизации около

40 тысяч женщин, Еше в 80-е годы в Германии с согласия роди-

телей проводилась стерилизация умственно неполноценных де-

вочек. Да и сегодня в развивающихся странах ограничение

рож-

даемости не только через распространение контрацептивов, но и

через стерилизацию является важной частью государственной по-

литики и затрагивает в основном беднейшую часть общества.

Не удивительно, что большая часть евгенических идей была

осуждена мировым научным сообществом. Но эти идеи возни-

кают вновь и вновь, а в последнее время они получили возмож-

ность из умозрительных рассуждений превратиться в

конкрет-

ные программы, основанные на использовании достижений со-

временной генетики и генной инженерии. Одновременно начи-

нает меняться оценка этих

идей:

от осуждения в рамках тради-

ционной морали и этики до признания их правоты в некоторых

вопросах. Поэтому евгенические исследования также должны

быть оценены биоэтикой.

Итак, мы видим, как традиционные моральные нормы и эти-

ческие принципы перестают работать в новых условиях. Револю-

ционные открытия в области биологии и медицины показали их

недостаточность в свете новых возможностей науки. Поэтому на

уровень общественного сознания выходят идеи «моральности

убийства», «моральности отключения жизнеподдерживающей ап-

паратуры», «необходимость достойной смерти для смертельно боль-

ных людей», возможности исследования и использования челове-

ческого биоматериала как для опытов, так и для пересадки орга-

нов и др. Очевидно, эти понятия могут стать основанием новой

этики — биоэтики. Она выходит из режима подчинения естест-

венным законам природы, что было характерно для традицион-

ной морали, расширяя права человека вопреки природе. Но это

приводит к изменению представлений о добре и зле, которые

традиционно являются основными регуляторами человеческих

572

взаимоотношений. А самое главное, отстаивая право на жизнь

отдельного человека, новые технологии могут привести к потере

потенциала развития человечества в целом, так как нарушение

естественных

законов не может проходить безнаказанно. Поэтому

важнейшей задачей биоэтики должна стать не оценка конкретных

бцомедицинских

технологий, а формулирование новых правил и

норм, охраняющих природу (в том числе, а сам вид Ното

5ар1еш)

от натиска человеческой культуры.

Когда-то, на заре человеческого общества, возникновение тра-

диционной морали и этических принципов стало своеобразной

формой защиты от разрушительных природно-биологических на-

чал в человеке. Сегодня этическое должно стать формой защиты

природно-биологического

от натиска искусственного мира куль-

туры с ее крайним антропоцентризмом. Биоэтика должна сфор-

мировать новое мировоззрение, основанное на биосфероцен-

тризме,

ядром которого должны быть интересы не человека, но

природы в целом. Но для этого человечеству придется решить

вопрос не только о моральности новых

биомедидинских

техно-

логий, но и серьезнейшие экологические проблемы, ставящие

под угрозу само его существование.

Вопросы для обсуждения

Что такое сознание и подсознание?

2. Что такое мышление?

3. в чем разница между мышлением мужчин и женщин?

4. Чем человеческое мышление отличается от «разума» животных?

5. Что такое эмоции

чувства? Чем они отличаются друг от друга?

6. Подумайте, в каком виде деятельности вы демонстрируете самую вы-

сокую работоспособность.

7. Здоровье и болезнь, чем они отличаются друг от друга?

8. Что такое

природотерапия?

Из чего она складывается?

9. Что такое биоэтика? Что привело к ее появлению?

10.

Назовите достижения современных биомедицинских технологий, оце-

ните их с точки зрения традиционной этики. Как эти проблемы реша-

ются биоэтикой?

11.

Что такое евгеника? Назовите крупнейших представителей этой науки.

Глава 22

Концепция живого вещества

и биосферы. Основы экологии.

Биосфера и космос

Растения и животные существуют в тесной взаимосвязи

{

окружающей неживой природой и другими организмами. В

это(

взаимосвязи живая природа представляет собой специфическую

сферу действительности, объекты которой имеют ряд свойств,

отличающих живые системы от неживых.

22.1. Учение о живом веществе

и биосфере

В системе современного научного мировоззрения понятие

биосферы занимает ключевое место. Разработка учения о био

сфере имеет длительную историю.

Начало ее изучению положил Ж.Б. Ламарк, который в своей

книге «Гидрогеология» дал одно из первых обоснований идеи

(

влиянии живых организмов на геологические процессы. Затем

учению о живой природе был посвящен многотомный труд

А. Гумбольдта «Космос», в котором многими фактами был аргу-

ментирован тезис о взаимодействии живых организмов с земны

ми оболочками. Сам термин «биосфера»

был

впервые введен 1

науку в 1875 году австрийским геологом и палеонтологом Эдуар

дом Зюссом. Он подразумевал под биосферой самостоятельную

сферу, в которой на Земле существует жизнь. Зюсс дал определе-

ние биосферы как совокупности

организмов,

ограниченной в

пространстве и времени и обитающей на поверхности Земли.

Но о геологической роли биосферы, ее зависимости от пла-

нетарных факторов Земли пока не было сказано ничего. Впер-

вые идею о геологических функциях живого вещества, представ-

ление о совокупности всего органического мира в виде единого

нераздельного целого высказал русский ученый Владимир Ива-

нович Вернадский.

574

Пп11

„

ца

Целью, которую поставил перед собой

о живом веществе Вернадский, стало изучение влияния жи-

биосфере

вых

организмов на окружающую среду. Этим

вопросом, в отличие от изучения воздейст-

вия среды на живые организмы, до сих пор не занимался никто.

Разумеется, заметить такое воздействие со стороны отдельного

организма практически невозможно. Оно становится заметным

только при рассмотрении большого числа живых существ. По-

этому Вернадский ввел понятие

«живого

вещества» как совокуп-

ности всех живых организмов планеты, включая человека. Тем

самым он вышел на качественно новый уровень анализа жизни

и живого — биосферный уровень. Это дало возможность пони-

мать жизнь как могучую геологическую силу нашей планеты,

действенно формирующую облик Земли. В функциональном

плане живое вещество становилось тем звеном, которое соеди-

няло историю химических элементов с эволюцией биосферы.

Введение данного понятия также позволило поставить и решить

вопрос о механизмах геологической активности живого вещест-

ва и источниках энергии для этого.

Взаимодействие живого вещества планеты с окружающей

средой рождает биосферу — область распространения жизни на

Земле. Таким образом, биосфера — это живое вещество планеты

и преобразованная им окружающая среда. Она охватывает ниж-

нюю часть атмосферы, гидросферу и верхнюю часть литосферы.

Биосфера является одним из основных структурных компонен-

тов нашей планеты и околоземного космического пространства.

Это сфера, в которой осуществляются биоэнергетические про-

цессы и обмен веществ.

Пленка биосферы, окутывающая Землю, очень тонкая. Сего-

дня принято считать, что в атмосфере микробная жизнь имеет

место

примерно до высоты 20—22 км над земной поверхностью

(до озонового экрана), а наличие жизни в глубоких океаниче-

ских впадинах опускает эту границу до 8—11 км ниже уровня

моря. Углубление жизни в земную кору много меньше, и мик-

роорганизмы обнаружены при глубинном бурении и в

пласто-

вых водах не глубже 2—3 км. По сравнению с другими геосфе-

рами биосфера представляет собой тончайшую пленку. Правда,

она покрывает всю Землю, не оставляя ни одного места на

на-

шей планете, где бы не было жизни, включая пустыни и ледя-

ные просторы Арктики и Антарктики.

Разумеется, концентрация живого вещества в разных областях

биосферы различна. Самое большое его количество расположено

575

в верхних слоях литосферы (почве), гидросферы и нижних

слоя!

атмосферы.

Глубже.,

в земную кору, океан, выше в атмосферу -1

количество живого вещества уменьшается. Это дало основания

Вернадскому говорить о сгущениях и разрежениях жизни.

Особенностью биосферы является то, что между ней и

окру-4

жаюшими

ее земными оболочками нет резкой границы. И,

пре-]

жде всего, нет той границы в атмосфере, которая делает био-

сферу открытой всем космическим излучениям, а также

энергии

Солнца. Таким образом, биосфера открыта космосу, купается а

потоках космической энергии. Живое вещество поглощает и пе-

рерабатывает эту энергию в биогеохимическую энергию

биосфя

ры.

Биогеохимическая энергия может быть выражена

скоростыв

заселения биосферы данным видом организмов. Для некоторых

бактерий эта скорость ограничивается лишь скоростью деления

цепочки клеток и приближается к скорости звука. Это

означаема

что при благоприятных условиях этот вид может заселить Землю

практически мгновенно. Еше Вернадский вычислил время,

не-

обходимое различным организмам для

«захвата*

поверхности

плм

неты. Для бактерий это время составляет 1,25 суток, для инфу-

зории туфельки — 67,3 суток, крысы и домашней свиньи — 8 лет,

цветковых растений —

лет, водорослей — 379 лет, для слона

-4

1000 лет.

Биогеохимическая энергия используется для

осуществлений

геохимических функций живого вещества, каковыми являются

энергетическая, концентрационная, деструктивная, транспортная

и средообразующая функции, основанные на том, что живые ори

ганизмы своим дыханием, своим питанием, метаболизмом,

не-]

прерывной сменой поколений порождают грандиознейшее плач

нетарное явление — миграцию химических элементов в

биосфер

ре. Эта биогенная миграция подчиняется двум

биогеохимичеч

ским принципам:

стремится к максимальному проявлению, что приводит К

повсеместному распространению жизни;

обусловливает выживание организмов, увеличивающих

биоА

генную миграцию атомов, что ведет к появлению в ходе

эволюн

ции жизни все более сложных и развитых организмов.

Это предопределило решающую роль живого вещества и био-

сферы в становлении современного облика Земли — ее атмосфе-

ры, гидросферы и литосферы.

_ а Биосфера — это сложная по составу,

строе-

биосферы

нию и

организованности

оболочка. Она вклю-

чает в себя:

. живое вещество — совокупность живых организмов планеты;

576

. биогенное вещество, созданное в процессе жизнедеятель-

ности организмов (газы атмосферы, уголь, нефть, известня-

ки и т.д.);

• косное вещество, сформированное без участия жизни, к

нему относятся атмосфера, гидросфера и литосфера;

. биокосное вещество — результат взаимодействия жизне-

деятельности организмов и

небиологическлх

процессов

(например, почва, озерная вода);

• вещество космического происхождения.

Общую массу живых организмов планеты ученые оценивают

2,43-Ю

т. Биомасса организмов, обитающих на суше, на

92,2% представлена зелеными растениями и на 0,8% — живот-

ными и микроорганизмами. Напротив, в океане на долю расте-

ний приходится 6,3%, а на долю животных и микроорганизмов —

93,7% всей биомассы. Жизнь сосредоточена главным образом на

суше. Суммарная биомасса океана составляет всего

0,03-1

О*

т,

или

0,13%

биомассы всех существ, обитающих на Земле.

В распределении живых организмов по видовому составу на-

блюдается важная закономерность. Из общего числа видов 21%

приходится на растения, хотя их вклад в общую биомассу со-

ставляет 99%. Среди животных 96% видов — беспозвоночные и

только 4% — позвоночные, из которых только десятая часть

приходится на млекопитающих. Таким образом, в количествен-

ном отношении преобладают формы, стоящие на относительно

низком уровне эволюционного развития.

Масса живого вещества составляет всего 0,01—0,02% от кос-

ного вещества биосферы. Если его равномерно распределить по

поверхности Земли, оно покроет ее слоем всего в 2 см толщи-

ной. Но при этом именно живое вещество играет ведущую роль

в биогеохимических процессах благодаря энергетической функ-

ции. Ведь живые организмы способны черпать из окружающей

среды вещества и энергию, необходимую им для обмена ве-

ществ и для осуществления всех остальных своих функций.

Чтобы представить масштабы геохимической деятельности

живого вещества, приведем некоторые цифры. Ежегодная про-

дукция живого вещества в биосфере составляет 232,5 млрд т

сухого органического вещества. За это же время в процесс фо-

тосинтеза вовлекается 46 млрд т углерода. В процесс жизнедея-

тельности также ежегодно вовлекается

6-10

т азота, 2-Ю

фосфора, а также калий, кальций, магний, сера, железо и дру-

гие элементы.

овоо

Главная функция биосферы заключается I

веществ в природе

обеспечении

круговорота химических эле

ментов, который выражается в

циркуляцш

вещества между атмосферой, почвой, гидросферой и живыми

организмами. Иными словами, идет постоянный обмен

вещест-

вом,

непрерывный поток атомов из живого вещества в косное

вещество и обратно. Вызывается этот поток живым веществом

выражается в непрекращающемся никогда дыхании, размноже-

нии, метаболизме и прочих функциях живых организмов.

Необходимость биотического круговорота неразрывно связа-

на с существованием самой жизни. На Земле запасы доступных

минеральных элементов, необходимых для осуществления жиз-

ненных функций, не могут быть бесконечными. Поэтому если

бы они только использовались, жизнь достаточно быстро исчер-

пала свою материальную базу. А в биотическом круговороте

эти

вещества вновь и вновь воспроизводятся и используются в жиз-

ненных циклах. В связи с этим любой организм использует в

качестве средств своего существования тела или продукты рас-

пада одних организмов и сам отдает в окружающую среду то,

что могут использовать другие организмы.

В круговороте веществ принимают участие различные хими-

ческие элементы и соединения, которые используются для по

строения тканей живыми организмами. Среди них важнейшее

место занимает круговорот воды в природе. Испарение воды на-

земными частями растений создает силу, способствующую

под'ь-

ему из почвы по сосудам почвенного раствора, обеспечивающе-

го растения как водой, так и минеральными солями. При испа

рении вода воздушными течениями переносится на большие

расстояния. Выпадая на поверхность суши в виде осадков, она

способствует разрушению горных пород, делает их недоступны-

ми для растений и микроорганизмов, размывает верхний поч-

венный слой и уходит вместе с растворенными в ней химиче-

скими соединениями и взвешенными органическими частицами

в моря и океаны.

Перенос влаги осуществляется воздушными массами. Это один

из основных факторов, определяющих климат. От атмосферных

процессов зависит выветривание, также являющееся важным эле-

. ментом круговорота веществ в природе.

Очень важна циркуляция кислорода. Кислород атмосферы

накоплен в результате деятельности живых организмов на Зем-

ле, прежде всего, растений. У верхней границы тропосферы из

кислорода под влиянием космических лучей образуется

озоно-

вый экран, защищающий жизнь от губительной ультрафиолето-

вой радиации Солнца. Таким образом, жизнь сама защищает

себя от смерти.

В природе идет круговорот углерода, который входит в со-

став разнообразных органических веществ, являющихся состав-

ной частью всего живого. В процессе фотосинтеза зеленые рас-

тения используют углерод углекислого газа и водород воды для

синтеза органических соединений, а освободившийся кислород

поступает в атмосферу. Им дышат различные животные и сами

растения, а конечный продукт дыхания — углекислый газ вновь

попадает в атмосферу.

Циркуляция азота осуществляется благодаря деятельности

азотфиксирующих

бактерий и водорослей, синтезирующих нит-

раты, пригодные для использования растениями. Соединения

азота из почвы поступают в растения и используются для по-

строения белков. После отмирания живых организмов гнилост-

ные бактерии разлагают органические останки до аммиака, а хе-

мосинтезирующие

бактерии превращают аммиак в азотную ки-

слоту. Некоторое количество азота благодаря деятельности денит-

рифицирующих бактерий поступает в воздух. Часть азота оседа-

ет

в глубоководных отложениях и на длительный срок выключа-

ется из круговорота веществ, но эта потеря компенсируется по-

ступлением азота в атмосферу с вулканическими газами.

Круговорот серы, входящей в состав ряда аминокислот

представляющей жизненно важный элемент, также осуществляет-

ся благодаря деятельности бактерий. Они переводят соединения

серы с металлами (в таком виде сера хранится в почве и морских

осадочных породах) в сульфаты, которые поглощаются растения-

ми. Разложение трупов животных или остатков растений обеспе-

чивает возврат серы в круговорот. К сожалению, в результате

деятельности человека происходит повышенный выброс двуокиси

серы в атмосферу при сжигании топлива. Это вызывает гибель

растений вследствие нарушения процесса фотосинтеза.

Жизнь также невозможна без фосфора, который в основном

сосредоточен в отложениях, образовавшихся в прошлые геоло-

гические эпохи. Оттуда он постепенно вымывается и попадает в

экосистемы или вносится на поля как удобрение. Растения ис-

пользуют только часть этого фосфора, остальное уносится река-

ми в моря и снова отлагается в осадках.

В целом биотический круговорот веществ является замкну-

той системой. В упрошенном виде он выглядит так: зеленые рас-

тения используют солнечную энергию, создают первичную про-

579

дукцию

живого вещества, потребляют углекислый газ и

выделяют!

кислород. Животные поедают растения, потребляют кислород и

выделяют углекислый газ. Мертвые растения и животные

перера-

батываются насекомыми, простейшими,

грибами,

которые раз-

рушают их, превращая в минеральные или простейшие

органиче-;

ские соединения. Те вновь поступают в почву и потребляются

растениями. Непрерывность и замкнутость этого процесса обес-

печивается распадом и разложением конечных продуктов.

Стабильность постоянного режима биотического круговорота

сложилась на основе высокого видового разнообразия живых

организмов. Хотя в определенные периоды сбалансированность

его нарушалась. При этом из круговорота «выводились» излиш-

ки, которые откладывались в виде нефти, каменного угля, газа,

известняков и других минералов органического происхождения.

Эти отложенные в прошлом излишки не засоряли биосферу и

не оказывали вредного влияния на развитие жизни. Сейчас эти

«излишки» вновь

воачекаются

в биотический круговорот благо-

даря активной человеческой деятельности. Это является одной

из причин тех серьезных экологических проблем, с которыми

столкнулось человечество.

22.2. Основы экологии

Экология — наука об отношениях организмов и образуемых

ими сообществ между собой и окружающей средой- Точный пе-

ревод греческого слова «экология» означает изучение собст-

венного дома, то есть биосферы, в которой мы живем и ча-

стью которой мы являемся.

Термин

«экология»

возник в рамках биологии. Его автором ]

стал профессор Йенского университета Э. Геккель. Вначале

под!

экологией понимали часть биологии, изучающую

взаимодействие!

живых организмов. Но благодаря работам академика В.Н.

Су-1

качева, который ввел понятия «биоценоза» и «биогеоценоза», (на

Западе они называются экосистемами) экология стала

понимать-!

ся более широко.

Сегодня экология вышла из рамок чисто биологической дис- 1

циплины и стала междисциплинарной наукой, соединяющей

ее-

тествознание с общественными и гуманитарными науками.

в»».

...«

Начиная от популяции и заканчивая биосфе-

естественные

сообщества

рой

БСе

ж"

системы вместе с окружаю- ,

живых организмов

6Й

и*

средой создают естественные

сообше-

ства, или экосистемы. Их образуют только I

надорганизменные уровни жизни, к которым относятся популя- |

580

ции, биоценозы и биогеоценозы, а также биосфера. Но даже по-

пуляции трудно выделить в чистом виде, ведь в природе они объ-

единяются в более обширные сообщества живых организмов —

биоценозы, а при взаимодействии с неживыми (абиотическими)

факторами среды — в биогеоценозы.

Биогеоценоз — это устойчивое сообщество растений, жи-

вотных и микроорганизмов, находящихся в постоянном взаимо-.

действии с компонентами атмосферы, гидросферы и литосферы.

В это сообщество поступают энергия Солнца, минеральные

вещества почвы и газы атмосферы, вода, а выделяются тепло-

та, кислород, двуокись углерода и продукты жизнедеятельна-

сти живых организмов. Это целостная саморегулирующаяся и

самоподдерживающаяся система.

Огромную роль в функционировании экосистем играют тро-

фические (пищевые) связи, которые соединяют разные популя-

ции друг с другом. Напомним, что по типу питания все живые

организмы делятся на автотрофные организмы, питающиеся са-

мостоятельно за счет преобразования энергии неорганических

связей, и гетеротрофные организмы, живущие за счет поедания

других организмов.

По этому основанию в экосистемах можно выделить два

уровня:

• верхний, автотрофный уровень — зеленый пояс, состоящий

из растений, содержащих хлорофилл и перерабатывающих

солнечную энергию и простые неорганические вещества в

сложные органические соединения;

. нижний, гетеротрофный уровень, к которому относятся все

животные, грибы и большинство бактерий. Они разлагают

органические соединения в простые.

В свою очередь, механизм трофических связей состоит из

следующих элементов:

• продуценты — автотрофные организмы, главным образом

зеленые растения, которые могут производить пищу из

про-

стых неорганических веществ;

•

фаготрофы

— гетеротрофные организмы, питающиеся дру-

гими организмами. В этой группе можно выделить потре-

бителей готовых веществ растительного происхождения —

консументов (потребители первого порядка), а также по-

требителей второго и следующего порядков — животного

происхождения;

•

сапротрофы

— гетеротрофные организмы, питающиеся за

счет разложения мертвых тканей или растворенного орга-

581

нического

вещества и превращающие их в простые мине-

ральные соединения.

В экосистемах постоянно происходит взаимодействие

авто-»

трофных и гетеротрофных организмов. Его результатом является

круговорот веществ в природе. Как правило, автотрофные про-

цессы наиболее интенсивно протекают в зеленом ярусе

экоси-1

стемы, где растениям доступен солнечный свет. Гетеротрофные

процессы в основном идут в нижнем ярусе экосистемы. Таким

образом, организмы разделяются в пространстве, это делает

кру-|

говорот веществ прерывистым процессом. Такой же разрыв

воз-'

можен и во времени. Его результатом является накопление

зач

пасов органических веществ — так были накоплены огромные

запасы ископаемого топлива.

Экосистемы характеризуются:

• видовым разнообразием, то есть числом видов живых ор-

ганизмов, образующих его;

• плотностью популяций, то есть числом особей данного

вида, отнесенного к единице площади или к единице объ-

ема (для водных и почвенных организмов);

• биомассой — общим количеством живого

органического^

вещества, выраженного в единицах массы.

Биомасса образуется в результате связывания солнечной

энер-

гии. Эффективность связывания у разных растений в

разных]

биоценозах неодинакова. Органическое вещество, произведенное

в результате фотосинтеза в экосистеме, называется первичной;

продукцией. Растительная биомасса используется

консумента-;

ми — растительноядными животными, которые в свою

очередь

служат источником энергии и материала для потребителей вто-

рого порядка — хищников и т.д.

Все экосистемы функционируют на основе трех

важнейших.

принципов:

• получение ресурсов и избавление от отходов осуществля-

ется в рамках круговорота всех элементов;

• экосистемы существуют за счет не загрязняющей среду и

практически вечной солнечной энергии, количество кото-

рой относительно постоянно в пределах экосистем и из-

быточно;

• чем больше биомасса популяции, тем ниже должен быть

занимаемый ею трофический уровень.

Первый принцип показывает, что экосистемы подчиняются

действию закона сохранения энергии и массы. Ведь атомы не ис-

582

чезают и не возникают, поэтому они могут использоваться бес-

конечно в самых разных сочетаниях.

Второй принцип фиксирует внимание на устойчивости эко-

систем и их равновесии с окружающей средой.

Третий принцип связан с принципом дополнительности, с тем,

что разные типы живых организмов должны дополнять друг

друга в экосистемах.

Вообще процессы превращения и получения энергии в эко-

системах играют очень важную роль. В основе всех видов энергии,

используемых экосистемами, лежит лучистая энергия Солнца,

которая вначале преобразуется зелеными растениями в органи-

ческие соединения, которые употребляются в пищу раститель-

ноядными животными, а они в свою очередь становятся пищей

для других

животных.

Таким образом, можно сказать, что в экосистемах идет про-

цесс концентрации рассеянной солнечной энергии в различных

живых системах. Полученная таким образом энергия может быть в

дальнейшем использована в виде

пищи

или топлива. Концентри-

рованная солнечная энергия обладает низкой степенью энтропии

(малая степень беспорядка). Рассеяние энергии сопровождается

возрастанием беспорядка в системе.

С энергетической точки зрения более высоким рабочим по-

тенциалом обладают системы с концентрированной энергией, по-

этому животная пища более качественная, чем растительная:

Если провести классификацию экосистем на основе использо-

вания ими энергии, то можно выделить четыре типа экосистем:

• природные системы, полностью зависящие от энергии сол-

нечного излучения, — например, океаны, занимающие

70% поверхности Земли;

• природные системы, получающие энергию не только от

Солнца, но и от других природных источников — при-

брежные участки морей и океанов, большие озера,

тропические леса, природные системы, использующие

энергию морских приливов, прибоев, глубоководных

течений, рек, дождей, ветра и т.д.;

• природные системы, движимые Солнцем, а также

полу-

чающие энергию от ископаемого топлива (нефть, уголь, дре-

весина и др.) — это смешанные естественные и искусствен-

ные системы, возникшие в сельском хозяйстве. Вначале

они использовали мышечную силу человека и животных,

затем машины, работающие на ископаемом топливе;

583

• современные индустриально-городские системы, в основ-

ном использующие ископаемое топливо, а также радиоак-

тивные вещества для получения атомной энергии — энер-

гетическая зависимость таких систем от Солнца мини-

мальна, так как энергоносители они получают от

добы-

вающей

промышленности, а продукты питания — от

сел>

ского хозяйства.

„„о—

„

Организмы, являющиеся частью экосистем.

влияние •

факторов

постоянно испытывают влияние как абиоти-

окружающей

ческих факторов среды (неживой природы),

среды

так

биотические воздействия со стороны

живой природы.

Абиотические

факторы среды. Влияние этих факторов опре-

деляется интенсивностью действия на живую материю, поэтому

оно может быть как оптимальным, так и ограничивающим раз-

витие экосистем.

Среди абиотических факторов в первую очередь следует на-

звать воздействие температуры, поскольку большинство видов

живых организмов может существовать только в узком диапазо-

не температур. Хотя споры микроорганизмов выдерживают ох-

лаждение до

-200°С,

а некоторые виды бактерий и водорослей

могут жить при температуре +88°С, но, как правило, оптималь-

ной для организмов является температура

15—30°С.

Различают организмы с непостоянной температурой тела,

зач

висящей от температуры окружающей среды (пойкилотермные

организмы) и организмы с постоянной температурой

(гомо-

термные).

Пойкилотермные организмы больше реагируют на изменение.

температуры окружающей среды: при повышении их жизненные

процессы интенсифицируются, при понижении они впадают

спячку. Поэтому в природе существует много механизмов для

борьбы с охлаждением или перегревом. Их демонстрируют рас-

тения, пресмыкающиеся, земноводные.

Очень важным фактором среды является свет, который по-

ступает на Землю в основном в виде видимого света, инфракрас-

ного излучения и ультрафиолетовых лучей. Наибольшее влияние

оказывает видимый свет, так как он способен проникать через

плотные облака и воду. Поэтому фотосинтез идет и

пасмур-

ную погоду, и под слоем воды. Тем не менее, на синтез биомас-

сы расходуется не более 1% приходящей солнечной энергии.

Инфракрасные лучи повышают температуру тканей растений и

животных, хорошо поглощаются объектами неживой природы

(особенно водой). Ультрафиолетовые лучи в небольших дозах

584

нужны животным и человеку, так как под их воздействием обра-

зуется

витамин

О,

а насекомые способны видеть эти лучи и

пользуются этим для ориентации на местности.

Для организмов очень важна продолжительность воздействия

света — фотопериод, представляющий своеобразный механизм,

включающий физиологические процессы — рост, цветение, пло-

доношение и сбрасывание листьев у растений; линька, накопле-

ние жира, миграции и размножение у птиц и млекопитающих.

Таким путем регулируются сезонные изменения. Не менее важен

и суточный цикл, связанный со сменой дня и ночи, которой

определяет пиркадные ритмы живых организмов и работу «био-

логических часов».

Необходимым компонентом живой клетки является вода, по-

этому влажность во многом определяет характер флоры и фау-

ны в каждой местности. Избыток воды приводит к развитию

болотной растительности, ее недостаток (менее 250 мм) — к

формированию пустынного ландшафта. Если осадки в течение го-

да распределяются неравномерно, то живым организмам прихо-

дится приспосабливаться к длительной засухе. Помимо сезонных

колебаний влажности существуют ее суточные колебания, регули-

рующие активность организмов. Влажность важна тем, что коррек-

тирует влияние температуры. Влияние температуры на живые ор-

ганизмы возрастает с понижением или повышением влажности.

Растения, обитающие в засушливых зонах,

приспособилиеь

неблагоприятным условиям. У них развита мощная корневая сис-

тема, уменьшена листовая пластинка, а у некоторых растений

(как, например, у саксаула) листья как таковые отсутствуют. Они

способны запасать большое количество воды в тканях и эко-

номно ее расходовать.

Животные, обитающие в пустынях, также адаптировались к

недостатку влаги. Так, мелкие животные (грызуны, пресмыкаю-

щиеся, членистоногие) приспособились извлекать воду из пищи,

а верблюды накапливают воду в связанном виде в жире, хра-

нящемся в горбу. В жаркое время многие животные впадают в

спячку.

Неоднозначное влияние на живые организмы оказывает ио-

низирующее излучение, обладающее высокой энергией и приво-

дящее к образованию ионов. Его источником являются радиоак-

тивные вещества, содержащиеся в горных породах, космическое

излучение. Они образуют так называемое фоновое излучение, к

которому приспособлены все живущие на Земле организмы.

Уровень этого излучения варьируется в разных местах, различа-

585