И.В. Бурковский - Морская биогеоценология. Организация сообществ и экосистем (1119242), страница 13
Текст из файла (страница 13)
Результатом этого процесса стало образование всей совокупности элементов таблицы Менделеева, следующих после водорода и гелия. Оно протекало в процессе нуклеосинтеза скачками и обходными путями, как хорошо известно, перескочив через атомные числа 5 и 8 из-за невозможности их стабильного состояния.Одновременно во Вселенной возникали разномасштабные структуры (звезды, скопления звезд и т.д.), находящиеся в сугубо неравновесных состояниях(Шкловский, 1984; Сурдин, 2001; Сажин, 2002).
С этого момента система перешла в состояние, для которого равновесность противопоказана. Процессы последующего усложнения вещества и его структур стали протекать в локальныхподсистемах, также находящихся в состоянии сильной неравновесности относительно окружающей среды (вакуума).Исключительная неравновесность сложившейся системы (точка бифуркации) в некоторый момент привела к скачкообразному изменению Вселенной,которая приобрела новой облик, с иерархической цепочкой образовавшихся в3528859033Глава 2. Возникновение и развитие физической и биологической организации.43ней разномасштабных подсистем — от сверхгалактик до мелких небесных тел(Гуревич, Чернин, 1983; Сажин, 2002).Сформировавшаяся таким образом структурность Вселенной в дальнейшем делает возможным образование локальных неравновесных образований,состояние которых весьма сильно отличается от средних характеристик Вселенной.
Это уже типичные самоорганизующиеся системы и в них обеспечивается возможность дальнейшего нарастания упорядоченности (структурированности) вещества.Структурная организация Вселенной открыла возможности для появленияогромного разнообразия форм и разновидностей подсистем, тем самым, расширив поиск и выбор путей дальнейшего развития. На ранней стадии эволюции Вселенной развитие шло по одной схеме. А с этого момента в каждой иерархической подсистеме возникают, развиваются и умирают разные вариации элементов и процессов, чем поддерживается динамическое существование подсистемы как целого (согласно правилу «устойчивость целого поддерживается неустойчивостью частей»; аналогия: костер и искры). Здесь принципиально важен самфакт разнообразия форм подсистем, рожденных Вселенной, и возросшие благодаря этому возможности выбора путей развития самоорганизующихся систем.Этап рекомбинации вещества во Вселенной дал старт следующему периоду её развития, периоду образования разномасштабных структур, при существовании между всеми ее частями взаимосвязи.
Во Вселенной причинно-следственные связи возможны только в пределах горизонта событий, на расстояниях, накоторые успевает распространиться сигнал за время от начала расширения Вселенной до рассматриваемого момента. Этим и определяется максимальный размер самых крупномасштабных структурных образований — сверхскопленийгалактик (Сажин, 2002).Каков механизм структурообразования в расширяющейся Вселенной? Донедавнего времени в основе механизма полагали гравитацию. Согласно современной «горячей модели» главным признается газодинамический механизм(столкновение движущихся потоков вещества) в сочетании с электромагнитными, магнитогазодинамическими, плазменными явлениями и гравитацией (Ровинский, 1995; Сажин, 2002).
Структурообразование на разных уровнях рассматривается как результат комбинированного действия перечисленных сил;одним механизмом нельзя объяснить формирование наблюдаемого многообразия структур и пострекомбинаций Вселенной (аналогия: дым от сигареты вызывает разнообразие формы газообразного облака, со сгущениями и разрежением и непредсказуемой динамикой — ещё более многообразна и изменчиваВселенная). Таким образом, в течение 10-15 млрд.
лет, в период, предшествующий образованию Земли, Природа создала и апробировала сложнейшую модель организации неживой материи, которая, в своей существенной части, затем повторилась (унаследовалась) в организации живого вещества биосферы.Эта модель в качестве важнейших свойств системы включила разнокачественность, структурированность, разномасштабность, иерархичность, неравновес-44И.В. Бурковский. Морская биогеоценология. Организация сообществ и экосистемность, многовариантность развития, разнообразие механизмов взаимодействийи способность к самоорганизации.2.2.
Формирование Земли и Первичного океанаОколо 4,5-5,0 млрд. лет назад из холодного газопылевого облака в одномиз спиральных рукавов Млечного пути, состоящего в основном из водорода(70%), гелия (28%) и двух процентов, приходящихся на все остальные, болеетяжелые элементы, возникла в числе прочих Солнечная туманность, положившая начало формированию и развитию Солнечной системы (Зигель, 1982; Браун, Массет, 1984).
Из центральной части облака возникло Солнце, из периферийной — планеты. Среди них — Земля с весьма необычным химическим составом с преобладанием тяжелых элементов, а не водорода и гелия.Более тяжелые элементы оказались внутри Земли (железо-никелевое ядро),легкие — на поверхности (кора). Возникновения ядра положило начало химическому расслоению Земли, а, кроме того, высвобождению энергии гравитационной дифференциации, что наряду с энергией распада радиоактивных элементов привело к разогреву Земли, расплавлению её внутренних оболочек и к проявлениям тектонической активности (Сорохтин, 1974; Войткевич, 1983).В первые сотни миллионов лет существования Земли выделились ядро,мантия и кора. Гидро- и атмосфера формировались в это же время в результатедегазации магмы, выплавляющейся при вулканических процессах из верхнеймантии и создающей земную кору.
В момент образования Земли из протопланетного облака все элементы ее будущей атмосферы и гидросферы находилисьв связанном виде, в составе твердых веществ: вода — в гидроокислах, азот — внитридах и, возможно, в нитратах, кислород — в окислах металлов, углерод —в графите, карбидах и карбонатах. Современные вулканические газы состоят на75% из воды, 15% — из углекислоты; остальное — метан, аммиак, соединениясеры, «кислые дымы» (кислоты) и инертные газы; свободный кислород полностью отсутствует. То же было и в катархее.В этот период, по мере образования коры Земли, за счет выхода газов ипаров из недр раскаленной мантии Земли, их конденсации в атмосфере и последующего выпадения осадков в виде дождей (шли сплошные ливни и грозы),возник Мировой океан.
Он вначале занимал только незначительную часть поверхности Земли в виде изолированных и полусообщающихся относительномелководных водоемов, другого химического состава, глубины, объема и конфигурации, чем современный, и, наиболее вероятно, на месте нынешнего Тихого океана. Впоследствии площадь Мирового океана всё время росла, воды обогащались минеральными соединениями, поступающими с суши в результате еёэрозии, благодаря чему соленость океана постоянно увеличивалась.Расчленение единого океана произошло в более позднее время в результате расхождения материков (200 млн. лет назад); и в современном виде он существует с конца мезозоя — начала кайнозоя (около 60-70 млн. лет).Глава 2.
Возникновение и развитие физической и биологической организации.452.3. Возникновение жизни и формированиесовременной биосферыЖизнь — одна из самых высоких форм упорядоченности вещества, моглавозникнуть только по достижению развивающейся Вселенной определеннойстадии эволюции и только в таких её локальных системах, где предыдущее развитие подготовило необходимые условия для перехода к столь высокому уровню упорядоченности вещества. Такие условия могут возникать вокруг другихзвезд на планетах, но, видимо, лишь в небольшом числе случаев потенциальные возможности реализуются и здесь роль случайности велика (Шкловский,1987).
Истоки жизни уходят в тот «темный» первый миллиард лет существования Земли (из 4,5-5,0 млрд.), который не оставил следа в её геологической истории. Но именно тогда, около 4 млрд. лет назад, на Земле имели место условия, впоследствии более не повторяющиеся — уникальная комбинация сильных радиоактивного и ультрафиолетового излучений, мощного электромагнитного поля и высокого электрического напряжения исходящего от бесчисленныхмолний, газов и пара, выходящих из недр Земли, и высоких температур.В этих уникальных условиях, отдаленно напоминающих долину гейзеровна Камчатке, из водорода, паров воды, аммиака и соединений углерода (метанаи циана) образовывались сложные органические соединения вплоть до аминокислот, и далее протобионты и протоклетки, обладавшие свойствами живоговещества (Опарин, 1924). Первые организмы были анаэробами.В процессе формирования первичных организмов можно выделить 5 стадий (Еськов, 2000).(1) Этап синтеза органических соединений из неорганических под влиянием мощных разрядов молний и ультрафиолетового излучения в условиях ранней Земли; такой синтез осуществлен в эксперименте.(2) Этап формирования в первичных водоемах Земли из накопившихся органических соединений биополимеров, липидов, углеводородов (под влияниемтогда очень мощной ультрафиолетовой радиации на мелководьях); также повторен в эксперименте.(3) Возникновение на их основе и эволюционное совершенствование процессов обмена веществом (свойственен исходно материи: обмен между веществом и вакуумом).(4) Воспроизводство органических структур данного состава (свойственно некоторым физическим системам — кристаллы растут и «размножаются»делением надвое (Лима-де-Фариа, 1991)).(5) Образование простейшей клетки (трудно даже предположить, как этомогло произойти — свершился постбифуркационный скачок).
Новообразование, до этого момента не свойственное материи и пока невоспроизводимое вэксперименте.Назначение обмена веществ — поддерживать уровень упорядоченностиорганизма и его частей. Задача решается путем отбора извне (из среды) необходимых веществ, их переработки внутри организма и синтеза нужных соедине-46И.В. Бурковский. Морская биогеоценология. Организация сообществ и экосистемний и выделения вредных продуктов обмена — тончайшим образом взаимосогласованные процессы.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
