Kriticheskie_urovni_2 (1082417), страница 8
Текст из файла (страница 8)
Учет влияния релаксации на характер развития позволил найти соответствующее соотношеняе. В принципе понятно, что устойчивое функционирование и развитие всякой системы возможны лишь до определенной степени ее усложнения (или сложности устройства) и роста, после чего характерные для этой системы механизмы регуляции (управления) оказываются не в состоянии осуществлять свою интегрирующую деятельность и требуется перестройка. Однако неизменное проявление выявленных соотношений между критичсскими уровнями, обнаруживаемое на новых я новых примерах, несмотря на его ожидание, каждый раз вызывает удивление своей широкой, по-видимому универсальной, распространенностью.
7.2. Иерархия структурных уровней природных систем Редактор нашей книги А. В. Яблоков отметил, что, приведя в разделе 1.! литературные данные о иерархических уровнях биологических и природных систем, мы не высказали своей точки зрения по этому вопросу. Частично этот вопрос рассмотрен в разделе 5.3, где диапазоны иерархических структур организма человека сопоставляются с расчетными критическими диапазонами с модулем е'.
Однако изложенные в книге результаты дают возможность выделить критические уровни более высокого ранга, отличающиеся в е' раз. Для построения иерархии введем количественную меру — основную переменную, лимитирующую развитие и критическое соотношение, характеризующее структурный уровень классификации. Шмальгаузен (1984) для анализа пределов онтогенетического развития ввел понятие «удельной производительности роста» ((7), которым определял соотношение объемов организмов в конце развития ()г«) и в его начале (Р«): )гь/Р, = е". В разделе 3.4 показано, что предельный уровень «удельной производительности роста», определяемый последовательностью алло- метрических стадий развития, равен 15 — 16, т.
е. е" соответствует критической константе е'. При этом отношение объемов естест- 182 нно равно отношению масс, что отмеча л Шмальгаузен (1984), вен ч льн ю массу. Значит, в пр едлагая вместо г', брать в расчеты нача у качестве исходной характеристики для опр д е еленин и >езепов инди- видуального роста в этом ом случае использовалась масса (объем и е критическое соотношение е' . Оствальд (1903) обращал внимание на наличие ряда величин, которые при возможных превращениях не не меняются, что отвечает эне гия, количество дви- законам сохранения, например масса, р т. . Эти величины и представляют наибольший интерес ганизацип п и одных при исследовании структурных свойств в орга и р р систем.
г,роме того, м , масса представляет собой единственную хае ля живых рактеристику, д. к ля оторой можно легко найти данные для систем различных структурных уровней. Для уровней ниже организменного масса функционально свя- зана с линейным размером (Проссер... р пользован нами в качестве базовой пер еменной для класси ика" о ганизации структур организма человека (разд. 5. ). ции уровней орг Однако для более высоких уровней иерархии ,и у ноз, иос„ер , б ф а) ввиду дисперсного распределения особей линейны " ха акте истикой.
разм змер перестает быть содержательной характ р В связи с тем что нас интересует наиболее ру к .иная класси и- ношение е' как наи- кация ст руктурных уровней, возьмем соотнош большее из доступных измерениям выявленных н р х нами к птических соотношении. качестве ". В исходной величины для расчета исполь- зуем массу олнца ~ г С (2 1Оз' ) как структуры, под влиянием кото- ой идет азвитие жизни на Земле.
Известно (Сгач (огд е( а!., 1985), что ядро Галактики имеет массу в 4 10' раз большую массы Солнца, т. е. эти массы связы- вает критическая к р онстанта е'. Газделив массу Солнца на е', пол чим 5.3 10ы г. Аллен (1977) приводит отношение массы Солн- ц, м наибольшие отношения отмечены для Ме курия — 6.023.10' и Плутона — 3 10', т. е. первой и по- следн " ей планет ~.олнечной систем С " истемы. Таким образом, полученное е легких планет Солнечной значение соответствует массам наиболе системы, т. е. определяет границу масс планетарного уровня. Разделив 5.3 10»' г (частное от деления массы Солнца на е") ", пол чим 1.4.10»» г, что близко к оценкам массы живого вещества биосферы (биостромы,.
ак, ер сал: «В 1927 г., по моим подсчетам, вес живого вещества пред- онов г аммов (10м г). Вес биосфе— '1987 274) П ы — несколько окталионов граммов (10" г)» , , с. ип нова (1980), суммарная масса живого вещества, расчетам Шипунова ), о енивается в (2 —: 3) Х вы явленного в биосфере (биостроме), оце тся в диапазоне 10" — ' Х10г«г. Отсюда масса биостромы находится д — 1021 г, е ~з В свою очередь разделив 1.4.10 г, у на е' пол чим 36 10 г Очевидно, это предельна ьная оценка популяционной системы. ера анчи, надский писал: « ... пр Я... робовал... выразить вес одной тучи сар 18з наблюдавшейся докто ом Ром Карутерсом над Красным агоре~ 1 г.
при организации международной борьбы с саранчой. Вес этой тучи отвечал 4.4 107 т» т» (1987, с. 287), что соответствует г, ип нов (1980) у ( ) приводит оценку массы человечества, которая к началу 70-х годов составила (2 †: 3) 10" г. Вернадский об а ал р щ внимание на принципиальность нахожде- ния предельных оценок массы популяций: «Для дальнейшей аей раое определение наименьшего н го числа т (массы...
однородного живого вещества, мо- гущего существовать чение. Это на нашей планете) имеет первостепенное з должно быть сделано биометрически правильно. Чис на- этих пока нет» (!987, с. 293). вильно. исел Разделив 3.6 10" г на е , получим 10 г, что близко к макси- 7 мальным массам животных. Т су т = 1.5.10в г, а слоны— Так, киты имею~ кси ал уго ас- 1986) Т„и, об .„,„ ? 5 !О г (Биол энцикл словарь аким образом, предельная масса организмов в наземных условиях соответствует критической оценке массы ассы данного уров- ня. Разделив 10' г на е', е, получим 2.5 г, что соответствует мини- мальной массе млекопитающих (мелкие землеройки вес 3 — 4 р, ).
Одновременно это оценка минимальной массы о- ганов крупных теплокровных (Человек, 1977). Разделив 2.5 г на езг, получим 6.6 ! 0 г г. Шмидт-Нильсен (1976) приводит данные, что з е, что здесь оканчиваются массы пойкилотермны животных. Значения мас с такого порядка имеют яйца плацеитарр ых слова е» 1986, и ных млекопитающих, По данным, приведеннь. Б ным в «иол.
энцикл. ре» ( ), их размеры составляют от 50 мкм до 180 мкм, для человека — 89 — 91 м позвоночных. Эти — — км. Сходные размеры у яиц многих безначения размеров дают оценки масс 10 7 г —: еРазделив 6 10 г на е', получим !.7 10 ствует миним'. г, что соответу м имальным размерам одноклеточных о (Ш рганизмов ( мидт). этом диапазоне находятся также минимальные варя» (1986), их азме с по размерам эукариотные клетки. По данным «Биол. эн и иол. энцикл. слорюмер оставляет 10 мкм, что дает массу г.
Кроме этого, по данным этого словаря, масса ДНК яйцеклетки человека в 0.6 10-" г кодируе ков. г кодирует свойства всех его бел- Разделив 1.7 10 ' г на е', получим 4.6 10 ' г, что соответствует минимальной массе белко . в. Белки имеют молекулярную молек ля ной ссу от до многих миллионов. Отсюда для мин имальнои = 0.8.10-йо г, у рной массы оценим массу белка в 1.66 10-й4.5 1Оз в.—.г= Разделив 4.6 10 й г на е', полу 1.2 10 осе электрона 0.9.10 а' г (Яворский, Детлаф, 1963). Пос вательность расчетных зн етла, .
оследозначений критических масс в соответствии с оценками ха акте ных уровнях приведена в табл. 34. р р значений масс на разных структурных 184 Таблица 34 Иерархия структурных уровней организации природных систем Крнтичсскан изсса. г хро- вень тни стр>кттры Источник Фактическая расчатная Ядро Галактики Солнце Планеты земной группы, биосфера Живое вещество биосферы Популяция Организм Орган Яицектетла Клетки Белки Электрон Аллен, 1977 Тот же Аллен, 1977.
Вернадсщш, 1987 Вернадский, 1987, Шипунов, 1980 Вериадскпп, 198т ЬЭС, 1986 Человек, 1977 БЭС, 1986 Тот н.е 7.6 ° 10" 2. 1033 5.3 ° 10зз 8 ° 1О" 2 10" * 3.3 ° 10з' — б 10з' 1 4. 1Озз 2.4 10"-!Оз' 4.4 10" 0.8 10' — 1.5 1О' 3.6 ° 10" 10' 2.5 6.6 ° 1О 1.7 ° 1О 4.6 ° 1О 1.2 ° 10 4 5 б 7 8 9 10 10 —: 6.!О !о ! —:!о 08 10 —:10 0.9 ° 1О Яворский, Летлаф, 1963 Таким образом, расчетная шкала критических масс выделяет диапазоны, границы которых соответствуют ядру Галактики, Солнцу, биосфере, живому веществу биосферы (биострома), популяции, организму, яйцеклетке, клетке, белку п электрону.
На уровне биологических структур это соответствует ряду: биострома— популяция — организм — орган — яйцеклетка — клетка — белок— электрон, т. е. 8 уровням иерархии. В табл. 35 приведено сопоставление проанализированных в разделе 1.1 структурных уровней, выделенных различными авторами, и полученных нами расчетных уровней, которые соответствуют критическим массам при критическом соотношении е".
Из табл. 35 следует, что уровни популяционный, организменный и клеточный выделяются практически всеми исследователями. Уровни биосферы, органов и молекул также встречаются довольно часто. Расчетная классификация вступает в противоречие с приводимым Новиковым (1945) тканевым уровнем, оценка масс которого затруднительна.
Вместо этого уровня располагаются яйцеклетки. В остальном последовательность расчетных уровней иерархии близка к приводимой различными авторами. 7.3. Дискуссия по проблеме критических уровней развития систем Рассмотрим теперь содержательные суждения и замечания, высказанные как при обсуждении предыдущей книги (Жирмунский, Кузьмин, 1982), так и при рассмотрении рукописи настоящей. Большинство высказываний и отзывов на книгу поддержи- 185 Величина, взятая за начало отсчета.
** бЭС вЂ” бнологичссквй знцнклапсличаский словарь. 44 44 44 К В Х 4 8 к о» Ук 4 м Ф 44 К 4 к («кк 44 О К 44 к \ с О о С4 к я к к 4 44 к. к О 44 к с к я О к к кО Х ! к к о » к к » 1= 4С к к » к 44 я к к ка а к к к я Ф Ф як 44 О » к В к. к 4 в к к к сп » 44 к 4 я 44 сс 44 44 :5 о Ю о ! к О Ю 44 44 4 в Ф в ! к Ю .с к в 4Л Ц 44 Я к 44 " О к ! к -я 44 с Ф- к к к к к = к я 44 к к к. к 4 к. ~. 44 - к '4 "й с ц к к к к к к к ч. з ' Ю в 4 д О. Ф .в к о \ 44 ц к 4 С' л ,4 Л к с» Ю Е- с С' и- 4 к к 4" К 44 О 44.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
