Сергеев А.А. Современные философские проблемы экологии, биологических и сельскохозяйственных наук

Подождите немного. Документ загружается.

на на случайных изменениях при мутагенезе, она изначально целесо-

образна и приспособительна (Ш.Б. Ламарк, Л. Берг). В жизни орга-

низмов мутации наблюдаются редко. Генетические программы чрез-

вычайно помехоустойчивы. Жизнь есть способ существования белко-

вых тел и нуклеиновых кислот, существенным моментом которого яв-

ляется постоянный обмен веществ с окружающей их внешней

приро-

дой. Жизнь часто рассматривается как специфическое взаимодействие

физико-химических процессов (Д.Д. Бернал).

С философско-онтологической точки зрения, жизнь – это про-

цесс, в котором потенциальные качества бытия превращаются в его

актуальные значения. Жизнь оказывается процессом актуализации

бытия, процессом, в разнообразных формах которого раскрываются

возможности бытия. Основные свойства жизни – это

питание, дыха-

ние, раздражимость, активность, размножение и рост. В самом деле,

каким бы ни было живое существо, оно нуждается в пище как источ-

нике веществ и энергии; при этом растения и животные различаются

по тому, как они добывают пищу. Дыхание представляет собой опре-

делённый процесс высвобождения энергии в результате окисления ор

ганических веществ в организме. Все живые существа способны реа-

гировать на изменение внешней и внутренней среды. Разнообразные

формы реакции раздражимости помогают им выжить. Активность ор-

ганизмов проявляется в способности к движению или поведению.

Опять таки, заметим, что активность животных существенным обра-

зом отличается от активности растений, так как животным необходи-

мо перемещаться в окружающей среде, чтобы добывать пищу. Выжи-

вание вида обеспечивается сохранением его важнейших признаков

родительского поколения у потомков путём размножения. Рост живых

организмов происходит за счёт внутренних процессов потребления

питательных веществ.

Перечисленные признаки организмов могут служить показате-

лем того, живы они или мертвы. Наблюдения этих признаков в живой

природе

позволяют сформулировать интегральные характеристики

жизни:

1) энергетические процессы обмена веществ;

2) признаки самоорганизации;

3) информационно-генетические признаки;

4) эволюционные признаки.

Питание, дыхание, раздражимость, активность, размножение и

рост организмов нуждаются в энергетических ресурсах, которые они

извлекают из окружающей среды. Энергия природы используется в

целях выживания и адаптации организмов для пополнения израсходо-

ванных запасов

энергии. Так, почти все растения способны к фото-

синтезу как процессу, синтезирующему питательные вещества на ос-

нове использования солнечной энергии или энергии других источни-

ков света. Энергетические процессы обмена веществ организмов яв-

ляются необходимым условием поддержания и воспроизведения их

организации. Высокоупорядоченное строение живых форм отличается

свойствами самоорганизации и саморегуляции. Химические вещества,

служащие «строительным материалом» организмов, имеют более вы-

сокий уровень организации, чем организация веществ неживых объ-

ектов. Упорядоченность химических структур и функций специфична

для любого

живого организма, способствует росту их самоорганиза-

ции в направлении к стабильности, устойчивости.

Тот факт, что структуры живых организмов при размножении

возникают заново в каждом последующем поколении, получил разные

толкования, известные как преформистская и эпигенетическая точки

зрения. Они существовали длительное время в философии и биоло-

гии.. Согласно преформисткой точки зрения, (преформизм –

от лат.

«заранее образую» или «преобразую) развитие и признаки организма

предопределены структурами его зародыша, то есть структурами его

половых клеток. Радикальность преформизма заключалась в утвер-

ждении, что зачатки зародышей всех будущих поколений живых су-

ществ изначально заложены в акте их сотворения. Наглядно префор-

мистская точка зрения изображается в виде «матрёшечной

модели»

развития организмов: зародыш каждого последующего поколения

«упрятан» в зародыше предыдущего, так же как одна матрёшка – в

другой.

Эпигенетическая гипотеза, напротив, утверждала, что развитие

организма протекает путём последовательных новообразований, зави-

сящих от различных причин, сил, целей. Так, ещё Аристотель полагал,

что в зародыше организма нет готовых структур. Они возникают как

новообразования на каждом этапе развития организма. Само же раз-

витие структур организма носит целесообразный (теологический) ха-

рактер. Эпигенетический, эпигенез (греч.) – это направленность дей-

ствия от его потенциальных свойств к их реализации.

Погрешности и иллюзии преформистского и эпигенетического

взглядов на воспроизведение структур организмов были устранены

только в ХХ в., когда прояснились химические

структуры генов, ме-

ханизмы хранения и передачи наследственной информации. Инфор-

мация, потребность в которой испытывает каждый организм, переда-

ётся его потомкам путём наследования.

Информация содержится в генетических структурах – генах и

хромосомах организма (ген. – от греч. – «род».). Ген – это элементар-

ная, неразложимая единица наследственного материала. Хромосома

(хромо – цвет, сомо – тело) есть

структурное ядро клетки как носителя

генов. По наследству передаются не структуры, а описания их

свойств. Каждое такое описание представляет собой наследственную

программу организма, которую он может передать будущим поколе-

ниям. Кроме того, в каждое описание структуры организма включает-

ся инструкция («технология»») её изготовления. Другими словами,

наследственная программа содержит как описание особенностей стро-

ения организма, так и описание последовательности операций по из-

готовлению его структур. Сам же механизм наследования можно упо-

добить процедуре копирования генетической структуры родительско-

го организма потомками. При

этом родительские структуры исполь-

зуются в качестве матриц для изготовления структур потомков после-

дующих поколений. Копирование генетических структур одних поко-

лений другими сопряжено с мутациями (ошибками, изменениями)

свойств организма, вызываемых действием естественных и искус-

ственных факторов. Мутации затрагивают любые свойства организ-

мов, что проявляется в разнообразии их модификаций – разнообразии

их

видов. Генетические механизмы, обеспечивая функции сохранения,

воспроизведения и программирования структур организмов, задают

их возможные потребности в энергетических ресурсах, пределы раз-

вития и поведения.

Эволюция живых организмов формирует их способность адап-

тации к окружающей среде. Каждый вид живого находится в соответ-

ствии своему образу жизни, то есть он приспособлен к условиям

окружающей

среды благодаря унаследованным признакам своего

строения и функций. Активность образа жизни организмов определя-

ется особенностями их реагирования на воздействие окружающей

среды. В ходе эволюции образ жизни любого вида подвержен измене-

ниям, его активность может возрастать или уменьшаться. Изменения,

или мутации, наследственных программ подвергаются в ходе эволю-

ции действию естественного отбора.

В результате чего строение орга-

низмов может усложняться или упрощаться, они могут приобретать

новые свойства, у них могут совершенствоваться отдельные органы

или функции, а также формироваться новые: одни организмы могут

вымирать, наконец, могут появляться новые виды живых организмов.

Мутационные процессы в живой природе характеризуются большой

длительностью по времени протекания, чрезвычайным разнообразием

случайным и ненаправленным характером их происхождения.

5. Критерии жизни

При попытке определить сущность жизни на научном уровне

возникают значительные трудности. Большинство ученых убеждено,

что жизнь представляет собой особую форму существования материи.

Ф. Энгельс – жизнь есть способ существования белковых тел,

состоящих в постоянном самообновлении химических составных ча-

стей этих тел.

Но к 60 гг. ХIХ в. стало ясно, что вещественная основа жизни

сводится не только к белкам, а функциональная – не только к прису-

щему живому организму обмену веществ.

Э. Шредингер заявил, что жизнь – это апериодический кристалл,

а Г. Югай утверждал, что она есть космическая организованность ма-

терии.

Современная биология перечисляет основные

свойства живых

организмов, и только совокупность таких свойств может дать пред-

ставление о специфике жизни:

- живые организмы характеризуются упорядоченной сложной

структурой, уровень их организации значительно выше, чем в нежи-

вых системах;

- живые организмы получают энергию из окружающей среды,

причем большинство из них прямо или косвенно используют солнеч-

ную энергию;

- все живые организмы, как растения, так и животные, реагиру-

ют на изменения в окружающей среде (раздражимость);

- живые организмы не только изменяются, но и усложняются;

- все живое размножается. Способность к самовоспроизведению

– основополагающий признак жизни, поскольку при этом проявляется

действие механизма наследственности и изменчивости, которые опре-

деляют эволюцию всех видов живой

природы;

- живые организмы передают по наследству заложенную в них

информацию, необходимую для развития и размножения потомства.

Эта информация заложена в генах. Генетический материал определяет

направление развития организма. Информация в процессе передачи

несколько изменяется, поэтому потомство не только похоже на роди-

телей, но и отличается от них;

- живые организмы хорошо

приспособлены к среде обитания,

соответствующему образу жизни.

Современные научные представления позволяют определить

любой живой организм как самоорганизующуюся систему открытого

типа, то есть производящую обмен веществ, энергии и информации с

окружающей средой.

Другой отличительный признак живого заключается в способ-

ности его к размножению. В отличие от всего неживого, только живые

организмы могут

порождать себе подобных, расти, развиваться, полу-

чать извне необходимые для роста и поддержания жизни вещества и

выбрасывать в окружающую среду отходы своей деятельности. Иначе

говоря, бытие живых организмов функционально, оно осуществляется

как процесс, то есть нечто живое существует или, как говорят, в нем

есть жизнь, лишь постольку, поскольку оно функционирует.

Кроме

того, для существования живых организмов требуется соответствую-

щая и вполне определенная физическая и химическая среда, ибо их

жизнедеятельность может происходить только в определенных пара-

метрах: должная температура, наличие воздуха, влаги, питания и т. д.

Хотя отмеченные параметры вполне конкретны и поддаются ис-

следованиям, абсолютно точную границу между живым и неживым

провести не так просто. Например, вирусные частицы вне клеток жи-

вого организма не производят обмена веществ, не размножаются

и т.

д., что дает основание одним ученым относить их к живому, другим –

к миру неживого. На неопределенное время прекращаются жизненные

процессы и у высушенных семян или простейших организмов при

глубоком замораживании. Но при возвращении к прежним (нормаль-

ным) условиям их жизненные процессы восстанавливаются.

Обмен веществ можно рассматривать как элемент

общего зако-

на единства организма и среды, но проявившегося в самом организме.

Каждая живая форма – это система, где сгорают необходимые для

поддержания жизни элементы внешнего мира. А наружу выделяется

все то, что не подвержено переработке, но в дальнейшем вступает в

общий круговорот обмена веществ. Всему живому нужна пища, кото-

рая поступает

из внешней среды. Усвоение пищи – это процесс асси-

миляции, отторжение – это диссимиляция. Повышенную потребность

в пище организм испытывает во время роста и развития. В период

зрелости вида наступает период равновесия ассимиляции и диссими-

ляции; процесс старения сопровождается снижением потребности ор-

ганизма в питании. Эта закономерность наблюдается в живой материи

всех

уровней. Задача пищи – поддержание равновесия в противоречи-

вых тенденциях организма на разных стадиях его существования.

Сознательным нарушителем этого всеобщего закона живой при-

роды выступает человек. Его питание можно определить как биолого-

социальное, поскольку он использует в пищу не только то, что требу-

ется организму, но и то, что он употребляет под

влиянием обществен-

ного мнения, общепринятых оценок, престижных характеристик, сло-

жившихся в обществе. В силу таких условий применяемую человеком

пищу можно условно разделить: на необходимую, когда в организм

попадает все требуемое и ничего лишнего; вкусную, когда человек

под воздействием искусства кулинаров употребляет лишнее, нежели

требуется организму для нормального обмена веществ; изысканную,

когда в организм поступает пища не обязательно нужная, но в обще-

ственном представлении необычайная, массам не доступная, но вызы-

вающая разбалансировку в обмене веществ. Появилась пища как плод

научно-технической революции.

6. Свойства жизни

Поразительное многообразие жизни создаёт большие трудности

для её однозначного и исчерпывающего определения как особого яв-

ления природы. Аристотель жизнь определял как питание, рост и

одряхление; Г. Тревиранус – как стойкое единообразие процессов при

различии внешних влияний; М. Биша – это совокупность функций,

сопротивляющихся смерти; А. Лавуазье – как химическую функцию;

И.П. Павлов – сложный химический процесс. Свойства живого не но-

сят исключительного характера и по отдельности обнаруживаются

среди объектов

неживой природы. А.И. Опарин считал, что жизнь –

это особая, очень сложная форма движения материи.

Жизнь – это макромолекулярная открытая система, которой

свойственна иерархическая организация, способность к самовоспро-

изведению, обмен веществ, тонко регулируемый поток энергии.

Жизнь – это ядро упорядоченности, распространяющееся в менее

упорядоченной Вселенной.

Свойство жизни – обмен веществ. Его содержание составляют

взаимосвязанные и сбалансированные процессы ассимиляции (анабо-

лизм) и диссимиляции (катаболизм). Результатом ассимиляции явля-

ется образование и обновление структур организма, диссимиляции –

расщепление органических соединений с целью обеспечения различ-

ных сторон жизнедеятельности необходимыми веществами и энерги-

ей. Для осуществления обмена веществ необходим постоянный при-

ток определённых веществ извне; некоторые продукты диссимиляции

выделяются во

внешнюю среду. Таким образом, организм является по

отношению к окружающей среде открытой системой.

Процессы ассимиляции и диссимиляции представлены много-

численными химическими реакциями, объединенными в метаболиче-

ские цепи, циклы, каскады. Последние представляет собой совокуп-

ность взаимосвязанных реакций, протекание которых строго упорядо-

чено во времени и пространстве. В итоге осуществления клеткой ме-

таболического цикла достигается определённый биологический ре-

зультат. Жизнедеятельность клетки человека требует согласованного

протекания более 10000 реакций. Структурированность необходима

для эффективного обмена веществ. С другой стороны, любая упоря-

доченность для своего поддержания требует затраты энергии.

Согласно закону сохранения энергии (первое начало термоди-

намики), при химических и физических превращениях она не исчезает

и не

образуется вновь, а переходит из одной формы в другую. Поэто-

му теоретически любой процесс должен протекать одинаково легко в

прямом и обратном направлениях. В природе такого не наблюдается.

Без воздействия извне процессы в системах идут в одном направле-

нии. Естественное развитие процессов неизбежно приводит к состоя-

нию равновесия как статистически

более вероятному. Одновременно

утрачивается структурированность. Мерой необратимости природных

процессов служит энтропия, количество которой в системе обратно

пропорционально степени упорядоченности (структурированности).

Закономерности изменения энтропии описываются вторым началом

термодинамики. Способность противостоять нарастанию энтропии (а

она в организме низкая из-за постоянного притока энергии извне) со-

хранять высокий уровень упорядоченности является обязательным

свойством жизни.

Жизнь представляет собой постоянный процесс самообладания,

в результате которого воссоздаются структуры, соответствующие

снашиваемым и утрачиваемым. Это достигается благодаря использо-

ванию

живыми формами для построения своих структур и обеспече-

ния всех сторон жизнедеятельности биологической (генетической)

информации. Она отбиралась по признаку биологической полезности

в процессе эволюции видов, населяющих планету. Она хранится, за-

писанная с помощью специального кода, в наследственном веществе

клеток.

Молекулярный механизм использования живыми организмами

биологической информации основан на функционировании в

клетках

уникальных химических соединений – биологических полимеров, не

встречающихся в природных условиях в неживых объектах.

Белки, которые, выполняя роль биологических катализаторов

(ферменты), обуславливают протекание биохимических реакций в

нужном направлении, с достаточной скоростью, при достаточно мяг-

ких условиях температуры и давления. Ферменты отличаются специ-

фичностью. Всякий раз белки несут в себе одну

и ту же биологиче-

скую информацию, следовательно, выполняют одни и те же функции.

Постоянство биологической информации белковых молекул достига-

ется тем, что в качестве матриц для их синтеза используются молеку-

лы нуклеиновых кислот. Информация, сохраняемая в ДНК, перено-

сится на белок с помощью РНК. Хранение и использование биологи-

ческой (генетической) информации

на основе уникальных информа-

ционных макромолекул белков и нуклеиновых кислот составляет

важное свойство жизни. Хранение информации в ДНК, утилизация её

в процессе жизнедеятельности путём переноса на белки и далее на

различные биологические структуры находят своё отражение в нали-

чии генотипа и фенотипа, что также обязательно для всех живых су-

ществ.

Воплощение исходной наследственной информации генотипа в

информацию рабочих структур организма происходит в процессе он-

тогенеза – индивидуального развития, типичного для живых форм. В

ходе этого процесса проявляется такое свойство, как способность к

росту.

Организмы обладают свойством менять своё состояние в зави-

симости от колебаний параметров окружающей или внутренней сре-

ды. Такая реакция

имеет приспособительное значение и зависит от

наличия механизмов регистрации соответствующих колебаний, ана-

лиза поступающих данных, выработки решений по содержанию и ин-

тенсивности ответа. Названное свойство позволяет рассматривать жи-

вые формы как кибернетические устройства, которые подчиняются

законам передачи и переработки информации. Термин «информация»

употребляется здесь в широком смысле. Биологическая информация

качественно и количественно соответствует наследственной инфор-

мации ДНК. Информация в кибернетическом смысле включает и лич-

ный опыт организма. Индивидуальные реакции живых существ на

внешние и внутренние стимулы обуславливаются такими общими

свойствами жизни, как раздражимость и возбудимость.

Область жизни представлена совокупностью отдельных орга-

низмов, т. е. характеризуется дискретностью. Продолжительность

жизни организмов ограничена. В связи с этим сохранение жизни во

времени зависит от такого её свойства, как способность к размноже-

нию, то есть к воспроизводству

себе подобных.

Существуют свойства, распространяющиеся на область жизни в

целом. Они отражают универсальные принципы её существования во

времени и пространстве. Одно из таких свойств – включённость орга-

низмов в процесс эволюции. Благодаря этому жизнь, как особое явле-

ние материального мира, сохраняется на протяжении 3 млрд. лет.

Второе свойство – существование отдельных организмов лишь во

вза-

имодействии с другими в составе особых сообществ – это биоценоз.

7. Структурные уровни живого

Мир живого чрезвычайно многообразен и имеет сложную

структуру. Понятие «структурные уровни» организации живого пред-

ложили в 1920-е гг. американские философы Г. Браун, Ф. Солларс.

Кроме различий по классам сложности и закономерности функциони-

рования, они выдвинули идею иерархической соподчинённости уров-

ней вхождения каждого последующего в предыдущий с образованием

единого целого.

Молекулярно

-генетический уровень. Генетический код

Одним из величайших прорывов науки в познании структуры

живой материи на молекулярно-генетическом уровне произошел 27

апреля 1953 г. Была опубликована статья Д. Уотсона (США), Ф. Крика

(Анг.), раскрывающая структуру носителя наследственности всего

живого на земле – молекулы ДНК. Участок молекул ДНК, служащий

матрицей для синтеза одного белка, называют

геном – это внутрикле-

точная молекулярная структура, по химическому составу это нуклеи-

новые кислоты. Гены находятся в ядрах клеток, это мозговые центры

клеток. У высших организмов гены входят в состав хромосом – само-

воспроизводящихся структур, постоянно присутствующих в ядрах

клеток животных и растений.

Самоудвоение и распределение хромосом при клеточном деле-

нии обеспечивает передачу наследственных свойств организма от по-

коления к поколению. Совокупность генов, содержащихся в одинар-

ном наборе хромосом данной растительной или животной клетки,

называется геномом.

Клеточный уровень живого. Эволюция клетки

Клетка является основной элементарной единицей жизни, спо-

собной к воспроизводству. Именно в

ней протекают все главнейшие

обменные процессы (биосинтез, энергетический обмен и др.).

Самыми ранними из возникших на Земле одноклеточных орга-

низмов были бактерии, не обладавшие ядром (прокариоты). Вероятно,

они жили за счёт потребления органических соединений. Организмы,

обладающие ядром (эукариоты), возникли позднее (1,5 млрд. лет

назад). Первые жили в любой, даже бескислородной среде, а

вторые –

только в кислородной. Крупным шагом эволюции стало возникнове-

ние у организмов фотосинтеза. Этим обладали азотфиксирующие

сине-зелёные водоросли, способные существовать в среде, полностью

лишённой органических соединений. Автотрофное питание, развив-

шееся посредством фотосинтеза, а также запас готовых питательных

веществ в растительных тканях стали условиями для появления

огромного разнообразия организмов.

Организменный

уровень живых систем

Следующей после одноклеточных ступенью эволюции стало

возникновение и совершенствование многоклеточного организма. На

промежуточной стадии между многоклеточными организмами и при-

митивными многоклеточными возникли колониальные одноклеточ-

ные. При дальнейшем развитии произошла специализация клеток

членов колонии по принципу разделения на осуществляющие функ-

ции питания и движения (жгутики) и служащие для

размножения (ге-

неративные). Последующая специализация потребовала образования

центра координации, то есть нервного центра, возникает хорошо вы-

раженная нервная система, одновременно совершенствующая спосо-

бы полового размножения. Все многоклеточные делятся на 3 царства:

грибы, растения, животные.

1) Эволюция грибов неизвестна.

2) Эволюция растений:

- большинство первичных растений свободно плавало в морской

воде или прикреплялось ко

дну;

- с образованием почвы на поверхности суши произошёл выход

растений на сушу (появляются корень, стебель, сосуды, защитные,

опорные ткани);

- возникает независимое от капельно водной среды половое

размножение;

- переход от наружного оплодотворения к внутреннему, появля-

ется двойное оплодотворение, зародыш обеспечивается запасами пи-

тательных веществ;

- совершенствуются органы размножения и перекрестного опы-

ления, возникают способы распространения семян.

3) Эволюция животных: они произошли либо от общего ствола

всех эукариот, либо от одной из

ветвей древнейших водорослей. За

всю историю животного мира возникло 35 типов. 9 вымерло, осталось

26.

Существенные черты:

1) прогрессивное развитие многоклеточности и связанная с ним

специализация тканей и всех систем органов. Способность к переме-

щению (свободный образ жизни) в значительной степени предопреде-

лила совершенствование форм поведения. Наблюдалась относитель-

ная независимость индивидуального развития от

колебаний факторов

среды на основе развития внутренних регулирующих систем – авто-

номизация онтогенеза;

2) возникновение у животных твёрдого скелета: у позвоночных -

внутреннего, у членистоногих – внешнего. Такое разделение пред-

определило разные пути эволюции: внешний – препятствовал разви-

тию тела, а внутренний – нет (динозавры);

3) появление и совершенствование централизованно-

дифференцированной стадии организации животных (от кишечнопо-

лостных

до млекопитающих). На этой стадии разделились насекомые

и позвоночные. За счёт развития центральной нервной системы у

насекомых совершенствуются формы поведения по пути наслед-

ственности закрепления инстинктов. У позвоночных развивается го-

ловной мозг и система условных рефлексов, наблюдаются ярко выра-

женные тенденции к повышению средней выживаемости отдельных

особей;

4) финальной стадией эволюции

позвоночных стало развитие

группового адаптивного поведения; формирование разума как высшей

формы деятельности мозга; возникновение биосоциального существа,

носителя разума – человека.

Популяционно-видовой уровень живого

Во второй половине ХХ в. было признано, что элементарной

единицей эволюции живого является популяция, то есть сообщество

особей одного вида, населяющее определённую территорию.

Термин «популяция» (от лат

. populis – народ, население) был

введен датским генетиком В. Иогансоном для обозначения неодно-

родной в генетическом отношении группы особей в отличие от одно-