Kriticheskie_urovni_1 (1082416), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Многократно усиливался критический накал оппонентов, когда авторы книги объединили воедино своей концепцией е' столь далекие явления, как структура Солнечной системы и особенности развития человеческого организма. После одного нз таких критических обсуждений авторы обратились ко мне с просьбой помочь им проверить высказанные идеи о критических уровнях на близком мне популяционном материале Это был своеобразный вызов, и мие пришлось его принять.
В результате тотального сканирования экологической литературы в Библиотеке Отделения общей биологии АН СССР я подобрал много десятков примеров хорошо документированных случаев изменения численности для самых разных организмов. Результаты этой работы были опубликованы в 1981 г. в «Журнале общей биологии» (Жирмунский и др., 1981), и оии подтвердили правоту авторов концепции. С этого момента я стал относиться к размышлениям авторов о критических уровнях серьезно.
Как не математик, я ие могу вникнуть в существо предлагаемого авторами математического решения поднятой ими проблемы критических уровней. Но одно мне кажется важным подчеркнуть: авторам удалось показать, что развитие любой системы не может идти длительное время равномерно, через какое-то время происходит слом, сбой, изменение ритма.
Иногда такой слом равномерной кривой происходит около 11 — 13-кратного, иногда — !5 †17- кратного увеличения. Авторы считают, что все подобные случаи аппрокспмпруются соотношением е'. Опровергнуть это утверждение, как я понимаю ситуацию, еще не удалосьоппонентамА. В. Жирмунского и В. И. Кузьмина. Хотя должен подчеркнуть,что параллельно расширению «зоиы известности» высказанной концепции растет не только число ее сторонников, но и число ее противников. Заключая эту книгу, авторы гово ят, что их г будет достигн та, если орят, что их главная задача фактичес у, ели читатели проанализируют имеющий кий материал по характеристикам разных п и одных сиийся у иих стем с позиций выдвинутой концепци .
М оправданной интересами развития н . У и. не кажется такая пози и Ц Я этой книги послужит вечному про ауки. верен, что выхо в д свет конечному процессу проникновения в неведомое. п оцессу развития познания и б бес- Член-корреспондент АН СССР А. В.
Яблоков ВВЕДЕНИЕ Процессы развития организмов, их сообществ, биосферы, Земли и Солнечной системы постоянно привлекают внимание естествоиспытателей. Каковы закономерности развития этих и других природных систем во времени и в пространстве? Что общего между функционированием и развитием систем разных уровней организации и интеграции, и чем они принципиально различаются? Как соотносятся медленные (эволюционные) и быстрые (революцпонные, скачкообразные) формы развития? Эти проблемы представляют большой теоретический интерес, и их решение может иметь весьма важное значение для практики. Анализируя данные о росте морских моллюсков и других животных, авторы обратили внимание на изменение режимов развития животных и начали изучать их соотношения.
При этом была обнаружена закономерная смена периодов аллометрического роста более короткими по времени перестройками. Использование представлений о запаздывающих процессах позволило нам вывести математические зависимости и предложить модель смены эволюционных аллометрических этапов развития критическими периодами. При моделировании роста используют два основных подхода.
Первый и наиболее часто применяемый состоит в попытках ввести единую кривую роста, описывающую весь период развития (Винберг и др., 1968; Вег!а!апНу, 1968). Второй подход связан с выделением в развитии участков, на которых оно происходит в рамках постоянных (или близких к постоянным) экзогенных и эндогенных условий (Вгоду, 1927, цит.
по: Мина, Клевезаль, 1976; Шмальгаузен, 1935). Остроумов (1912а, 19126, 1918) отмечал, что рост неоднороден на протяжении жизни организма и должен быть расчленен на отдельные этапы, на каждом из которых определяющую роль играют различные факторы. Детально возможности этого направления были исследованы Шма.пьгаузеном (1935) в рамках модели параболического роста. В этом случае процесс роста описывается степенной зависимостью у =аТ, где у — размер системы, Т вЂ” ее возраст, а и Ь вЂ” константы Константа Ь показывает, на сколько процентов изменится функция у при изменении аргумента на 1 %.
1„1 Ркс. 2. Изменение объема вйцеьлегок морского м» ° уд ев(в З(гопяу!осев(го(пз ппбпз с возрастом 9() По оси абсцисс — возраст (месяцы годичного цикла): по осл ординат — объемы яйцеклеток (шкала логарифмическая). 1-4 †критическ точки; 1, — 1, — критнческнс нозрасты; х, — х, — критические уровни.
Развитие между точками г и 3 — ьрятпческий период (фаза перестройки) (по: Гнездилова и др, )976). хг Годы Рис. ). Изменение интенсивности роста мальчиков с возрастом По оси обсчлсс — возраст после рождения; по оси — ординат — константа роста — показатель прироста еоз осгс. Ф вЂ” й -к степени аллометрической зависимости В. характеризующий прохват т прироста массы иа ! ъ (по: Шмальгаузен, (935). р т . т-,-критические возрасты, в которых изменяется константа ро а ст При изменении лимитирующих рост факторов происходит скачкообразное изменение константы Ь. Примером такого изменения константы Ь является рассмотренный Шмальгаузеном (!935) процесс роста массы тела человека (рис. 1).
Видно, что величины отв носительных приростов массы на единицу относительного прирост а м озраста (Ь) остаются постоянными на отдельных участках, а в м- оент рождения и в возрастах 1, 11 и 19 лет меняются скачком. Именно в этих возрастах в организме человека происходят измене- Т ния, приводящие к коренным перестройкам обменных процес ов.
с акими перестроиками являются переход от эмбрионального периода, когда питание происходит за счет веществ, поступающих от материнского организма, к постэмбриональному лактационному периоду, затем переход к самостоятельному питанию, стимуляция роста, связанная с половым созреванием, и прекращение роста. Критические состояния в развитии системы (перестройки) можно продемонстрировать на кривой зависимости объемов яйцеклеток морских ежей 5(гопду!осеп1го1пз пп()пз от возраста клеток (рис. 2). Видны точки излома кривой роста (точки 1 — 4); будем называть их критическими точками.
Соответствующие им возраста (, †; 4) назовем критическими возрастами, или критическими аргументами, а соответствующие значения функций (х) —.' хч) — критическими уровнями. Переходную стадию между двумя последовательными периодами роста размеров яйцеклеток (системы), на которой эти размеры убывают, назовем критическим периодом, или фазой перестройки. Как видно из рис. 2, две последовательные фазы роста яйцеклеток 1 — 2 и 3 — 4 прерываются фазой перестройки 2 — 3.
Таким образом, в ряде случаев возможно выделение по морфофункциональным признакам фаз развития, на которых поддерживается механизм регуляций, определяющий характер роста. Открытым являлся вопрос об определении моментов изменения тенденций роста непосредственно по результатам наблюдений над количест пл ственными характеристиками растущей системы задолго д ао наупления критического периода.
Решение именно этой проблемы и составило предмет исследований, результаты которых были изло- )2 жены в предыдущей книге (Жирмунский, Кузьмин, 1982). Одной из задач проведенных нами исследований было моделирование моментов наступления критических периодов в развитии биологических систем исходя из количественной информации о предыстории их развития.
(Х Х( ( ((( 'г' Уу Далее были произведены проверки предложенной модели на системах, различающихся по уровню интеграции н типу развития. Это потребовало использования и осмысливания материала из разных разделов биологии, геологии и даже астрономии, в которых авторы, сстсственно, недостаточно компетентны. Поэтому отдельные работы, опубликованные в ряде статей, выполнены в сотрудничестве со специалистами — эмбриологом доктором биологических наук С. Г.
Васецким, популяционным биологом членом-корреспондентом АН СССР А. В. Яблоковым (который был также редактором нашей книги 1982 г.), геологами и палеонтологами академи);ом Б. С. Соколовым и членом-корреспондентом АН СССР В. Д. Наливкиным. Авторы выражают им глубокую благодарность за активное и увлеченное участие в рассмотрении имеющихся данных с точки зрения нетрадиционных представлений и за согласие на включение материалов совместных работ в книгу.
Академик В. А. Коптюг предложил рассмотреть закономерности, и формирования структуры Солнечной системы. Г. Т. оронов олпредположил, что полученные нами критические константы д,- жны быть представлены в периодических системах. Материалы, вошедшие в книгу, обсуждались на общем собрании Отделения общей биологии, Президиума Дальневосточного научного центра АН СССР (ДВНЦ), на ученых советах и научных семинарах Йнститута биологии моря, Дальневосточного геологического института, Тихоокеанского института географии (Владивосток), Хабаровского комплексного научно-исследовательского института, Института вулканологии (Петропавловск-Камчатский) ДВЙЦ, Института биологии развития, Института эволюционной , ф огни и экологии животных и Института океанологии (Моск- к, Инва), Института экологии растений и животных (Свердловск), нститута цитологии, Зоологического института, Института эволюционной физиологии и биохимии Академии наук СССР и Всесоюзного нефтяного научно-исследовательского геолого-разведочного института (Ленинград), а также с рядом ученых, особенно с акаде- !ч миком М.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
