Реферат: Маркетинговая информационная система

1. Понятие маркетинговой информационной системы (МИС). Роль и задачи МИС в маркетинге организации.

В современной концепции маркетинга изучению рынков придается особое значение. Эти исследования служат основой разрабатываемой предприятием стратегии и тактики выступления на рынках, проведения целенаправленной товарной политики.

Цель любого рыночного исследования состоит в оценке существующей ситуации (конъюнктуры) и разработка прогноза развития рынка. Программа такого комплексного изучения зависит от особенности товаров, характера деятельности предприятия, масштаба производства экспортных товаров и ряда других факторов.

Исследование рынка — не самоцель, а источник информации для принятия эффективного управленческого решения. Это решение может относиться к любому аспекту внешнеторговой и маркетинговой деятельности, поэтому нерационально ограничивать расходы на такие исследования по причине «экономии средств»: потери, вызванные неверным решением, бывают обычно в 10 — 100 раз большими.

Использование маркетинговых исследований широко варьируется в зависимости от компании и типа требуемой информации. Несмотря на то, что большинство фирм проводит их в той или иной форме, исследовательские отделы создаются скорее в крупных, чем в небольших фирмах. Обычно американская фирма с годовым объемом сбыта в 25 млн. Долларов и более расходует около
3.5 % своего маркетингового бюджета, в то время как компания с продажами менее 25 млн. Долларов расходует около 1.5 %. Кроме того, компании, производящие потребительские товары, расходуют на маркетинговые исследования больше средств, чем фирмы, выпускающие продукцию производственного назначения.

Чтобы должным образом функционировать в условиях маркетинга, необходимо получать адекватную информацию до и после принятия решений.
Существует множество причин, в силу которых маркетинговая информация должна собираться при разработке, реализации и пересмотре маркетингового плана фирмы или каких-либо его элементов. Недостаточно опираться на интуицию суждения руководителей и опыт прошлого.

Хорошая информация позволяет маркетологам: получать конкретные преимущества снижать финансовый риск и опасности для образца определить отношения потребителей следить за внешней средой координировать стратегию оценивать деятельность повысить доверие к рекламе получить поддержку в решениях подкрепить интуицию улучшить эффективность.

Если подходить к сбору маркетинговой информации как к случайному, редкому событию, которое необходимо только тогда, когда нужно получить данные по конкретному вопросу, можно столкнуться с рядом проблем.

Например, может возникнуть ситуация, когда:

1. результаты предыдущих исследований хранятся в неудобном для использования виде;

2. незаметны изменения в окружающей среде и действиях конкурентов;

3. проводится несистематизированный сбор информации;

4. возникают задержки при необходимости проведения нового исследования;

5. по ряду временных периодов отсутствуют данные, необходимые для анализа;

6. маркетинговые планы и решения анализируются неэффективно;

7. действия представляют собой лишь реакцию, а не предвидение.

Маркетинговые исследования надо рассматривать как часть постоянно действующего интегрированного информационного процесса.
Необходимо, чтобы фирма разрабатывала и использовала систему постоянного слежения за окружающей средой и хранения данных с тем, чтобы они могли анализироваться в будущем. Маркетинговую информационную систему можно определить как совокупность процедур и методов, разработанных для создания, анализа и распространения информации для опережающих маркетинговых решений на регулярной постоянной основе.

На рис. 1 показана схема маркетинговой информационной системы.

воздействие обратная связь

Рис. 1

Сначала фирма устанавливает цели компании, определяющие общие направления планирования маркетинга. На эти цели воздействуют факторы окружающей среды (конкуренция, правительство, экономика). Планы маркетинга включают контролируемые факторы, определенные в предыдущих разделах, включая выбор целевого рынка, целевого маркетинга, тип организации маркетинга, маркетинговую стратегию (товар или услуга, распределение, продвижение и цена) и управление.

Когда план маркетинга определен, с помощью информационной сети, которая включает исследования, постоянное наблюдение и сбор данных, можно конкретизировать и удовлетворять общие потребности маркетинговых служб в информации. Маркетинговое исследование дает точную информацию для решения исследовательских проблем. Для него может понадобиться хранящаяся информация (внутренние вторичные данные) или сбор внешней вторичной и/или первичной информации. Постоянное наблюдение — это процедура, посредством которой регулярно анализируется меняющаяся окружающая среда. Оно может включать изучение бюллетеней новостей, регулярное получение информации от сотрудников и потребителей, присутствие на отраслевых заседаниях и наблюдение за действиями конкурентов. Хранение данных — это накопление всех видов значимой внутрифирменной информации (такой, как объем продаж, издержки, работа персонала и т.д.), а также информации, собранной через маркетинговые исследования и постоянное наблюдение. Эти данные помогают принимать решения и хранятся для дальнейшего использования.

В зависимости от ресурсов фирмы и сложности информационных потребностей маркетинговая информационная сеть может быть компьютеризированной или нет. Небольшие фирмы могут эффективно использовать такие системы и без компьютеров. Необходимые составляющие успеха любой системы — последовательность, тщательность и хорошая техника хранения.

Планы маркетинга следует реализовать на основе данных, полученных из информационной сети. Например, в результате постоянного наблюдения фирма может прийти к выводу, что стоимость сырья возрастет на 7% в течение следующего года. Это даст компании время изучить варианты маркетинга
(переход на заменители, перераспределение издержек, принятие дополнительных расходов) и выбрать одну из альтернатив для реализации. Если наблюдения не было, то фирма может быть застигнута врасплох и принять на себя дополнительные издержки без какого-либо выбора.

В целом маркетинговая информационная система дает множество преимуществ:

8. организованный сбор информации;

9. избежание кризисов;

10. координация плана маркетинга;

11. скорость;

12. результаты, выражаемые в количественном виде;

13. анализ издержек и прибыли.

Однако создание маркетинговой информационной системы может быть непростым делом. Велики первоначальные затраты времени и людских ресурсов, большие сложности могут быть сопряжены с созданием системы.

2. Стратегия охвата рынка; интенсивный, избирательный сбыт, эксклюзивное распределение и франчайзинг.

Франчайзер — владелец торговой марки, товаров, услуг.

Он продает права на свою собственность.
Франчайзи — покупатель
Франшиза — предмет договора купли/продажи
Франчайзинг — общее название взаимоотношений

Для нашей экономики франчайзинг сегодня является относительно новым явлением, в то время как в развитых странах он столетиями практиковался как средство обеспечения потребностей общества в различных услугах.

Первым примером франчайзинга в США можно считать законодательное предоставление прав частному бизнесу в таких сферах, как железные дороги и банки. Полученное от правительства исключительное право давало стимул частному бизнесу вкладывать значительные капиталы в развитие этих предприятий, хотя в данном случае и сохранялся определенный государственный контроль за работой железных дорог и банков. При этом предоставлялись определенные привилегии тем, кто мог обеспечить требуемые услуги. Например, передача права на землепользование лицу, которое обеспечит снабжение армии, или передача полномочий определенному лицу на сбор налога от имени правительства.

Таким образом, частный бизнес на этом позволил относительно быстро и качественно развивать предприятия разных сфер услуг без привлечения государственных средств.

Еще более интересные примеры использования франчайзинга частным бизнесом были в 50–х годах XIX столетия, когда в США были предоставлены исключительные права изготовителям. В это время ряд крупных предприятий, например, компания Зингер, франчайзируют право на продажу своих изделий
(швейных машин) по всей территории США. В то время покупка такого оборудования в магазине была необычной и домохозяйки скептически отнеслись к механическому оборудованию. К тому же их мужья должны были выложить большую сумму за бесполезную в их понимании вещь, имеющую только одно достоинство облегчение труда их жен. Единственный способ продажи такого товара—это агрессивный продавец, способный принести товар прямо к покупателю и показать чудеса, которые эта машина может творить. Поскольку денег у компании для найма продавцов не было, молодой Зингер придумал систему, когда независимые продавцы (дилеры) могли купить право на продажу швейных машин на определенной территории. Дилеры платили 60 долларов за машину, а продавали за 125 долларов. В течение нескольких лет сотни дилеров стали богатыми людьми.

Одна из первых успешных франчайзинговых систем была применена компанией General Motors. В 1898 году молодая компания, не имеющая достаточно наличного капитала, необходимого для открытия магазинов, начала продажу паровых двигателей через систему дилеров. Эта система по сей день остается основным способом продажи автомобилей. Одними из первых франчайзеров оказались владельцы магазинов по продаже велосипедов и магазинов по продаже промышленных товаров.

Во многих странах особенно быстро начала развиваться франчайзинговая система создания отелей и ресторанов. Этому способствовало появление в США закона о товарном знаке. Предприятие–производитель продукции, работ или услуг, имевшее среди конкурентов свои индивидуальные особенности, достаточно высокую репутацию качества обслуживания. на определенных условиях приобретало товарный знак (торговую марку). Владельцем товарного знака могли быть выданы лицензии другим фирмам на определенный отрезок времени, в течение которого владелец контролирует качество товаров или услуг, продаваемых под его товарным знаком.

Продажа другим предприятиям права ни использование своего товарного знака под разносторонним контролем и под защитой закона позволяла владельцу расширить границы своего бизнеса без больших капитальных и текущих затрат.

Важным составным элементом успеха является четкое и полное знание предпринимателем сущности франчайзинга, его разновидности, структуры, преимуществ и возможных рисков при его использовании.

Франчайзинг может быть определен как способ доставки продукции или услуг потребителю, способ развития бизнеса и завоевания рынка на основе кооперации материальных и финансовых средств и усилий различных предприятий. Франчайзинг может рассматриваться также и как соглашение, при котором производитель или единоличный распространитель продукта или услуги, защищенных торговой маркой, дает эксклюзивные права на распространение на данной территории своей продукции или услуг независимым предпринимателям
(розничным торговцам) в обмен на получение от них платежей (роялти) при условии соблюдения технологий производственных и обслуживающих операций.

Во франчайзинге, как уже отмечалось, участвуют две группы бизнесменов. Тот, кто предоставляет это право (франшизу), называется франчайзер. Обычно он имеет многолетний опыт в производстве данного продукта, развил систему, присвоил ей свое имя или товарный знак и обладает знаниями о том, что может привести к успеху, а что нет. Франчайзи — это лицо, которое покупает право на ведение бизнеса (франшизу) под именем или торговой маркой.

Выгоды из объединения усилий в бизнесе извлечь непросто. Когда люди сотрудничают, это дает не только полезный эффект, но и создает определенные трудности и ограничения, вытекающие из системы сотрудничества. Каждый партнер должен подчинить себя общей цели, общим правилам, общим договоренностям, т. е. свои интересы согласовывать с интересами и другой стороны. Для людей с характером предпринимателя такое подчинение дело весьма болезненное. Вполне обоснованно Харви Маккей, руководитель преуспевающей американской корпорации «Маккей Энвилоуп», считаете «Если людям с предпринимательской жилкой присуща какая–то характерная черта, то ею является полубезумное и фанатичное стремление каждого из них все делать самому, не допуская, чтобы кто–либо совал нос в его дела, задавал вопросы или указывал, что надо делать». Самое тяжелое испытание для такого человека
—утратить полный контроль над своим бизнесом. Поэтому установить эффективные отношения по кооперации предпринимательской деятельности в системе франчайзинга весьма непростое дело.

Тот, кто все–таки решается на работу в системе франчайзинга, должен очень тщательно продумать все шансы будущих отношений, формы их установления и осуществления, все возможные издержки. которые неизбежно будут предшествовать ожидаемым выгодам. Нужно так построить отношения, чтобы издержки свести к минимуму, а выгоды—к максимуму. При этом дело должно быть выгодным обеим сторонам иначе оно не продержится сколько–нибудь долго.

Концепция франчайзинга создает объективные предпосылки для достижения целей двух партнеров, поскольку каждая сторона имеет определенные преимущества.

С позиции франчайзера вы должны найти ответ на целый ряд вопросов, прежде всего, на первый из них: «Можно ли применить франчайзинг в этой идее, концепции, товаре или услуге?»

Если да, то далее вы должны ответить себе: «Будет ли средний потребитель платить за ваш товар или услугу?»

Каков характер конкуренции их в определенном вами рыночном пространстве?

Уникален ли ваш товар или услуга, заполнит ли он дефицит на рынке?

Какова ориентировочная себестоимость товара или услуги?

Серьезного изучения требует вопрос: каковы затраты времени и степень риска вовлеченных денежных средств? Здесь очень важно не проглядеть риски потерянных или альтернативных возможностей.

В каких предприятиях вы могли бы затратив столько же сил и времени, получить аналогичные или даже лучшие результаты? Важно также представлять себе емкость рынка для вашего франчайзинга. Кроме того. необходимо приблизительно знать количество потенциальных инвесторов, которые могли бы стать вашими франчайзи, учитывая их денежные обязательства и то время, которое должно быть потрачено, чтобы достичь прибыльности франчайзинга.

Эта стадия (анализа и оценки) является исключительно важной, так как она составляет фундамент, на котором будет основан успех всей программы франчайзинга. И если вы, проработав все пункты своей программы франчайзинга уверены, что франчайзинг будет успешным, и вы считаете, что ваш бизнес найдет покупателей вашего товара или услуги, значит вы па пути к тому, чтобы доказать самому себе, что у вас есть концепция франчайзинга.

Если вас привлекла идея франчайзинга как пользователя франшизы, этап анализа и оценки необходим и вам до принятия окончательного решения.

Среди вопросов, на которые вам нужно ответить, можно выделить следующие:

Является ли предлагаемый для франчайзинга товар или услуга специфическими, то есть может ли покупатель выделить именно этот товар или услугу?

Какова цена товара и уровень конкуренции на рынке?

Какие преимущества даст вам эта система (обучение, реклама, поставки и др.)?

Как соотносится плата за франшизу и затраты, связанные с вступлением в новые отношения?

Каковы перспективы вашего бизнеса в данном регионе?

Положительная оценка всех этих проблем приближает вас к согласию работать в системе франчайзинга. Вы убеждаетесь, что ваш бизнес может процветать на этой основе.

Предприниматель должен оценить несколько вариантов франшиз (важно рассмотреть более одного предложения) с тем, чтобы решить, какой из них предпочтительней. Следует рассмотреть целый ряд факторов, прежде чем принимать окончательное решение.

Неопробованная франшиза может быть менее дорогостоящим видом инвестирования, однако меньшие вложения могут перекрываться значительностью риска. Не исключено, что при неопробованной франшизе владелец может допустить ряд ошибок по мере того, как бизнес будет расширяться.. Есть вероятность, что в результате этих ошибок предприятие потерпит крах. В то же время постоянная реорганизация новой франшизы может привести к неразберихе и плохому управлению. К преимуществам новой неопробованной франшизы относится неразработанность данного сегмента рынка, монопольное предложение данной услуги или товара (вспомним очереди у первого
МакДональдс’а в Москве ), именно это является более привлекательной чертой для начала бизнеса в данном направлении. Кроме того она создает серьезные предпосылки для получения высоких прибылей, если бизнес будет расти быстрыми темпами. Опробованные франшизы предполагают меньший риск, но они требуют значительных финансовых инвестиций. Однако не следует забывать, что определенная доля риска присутствует и во многих устоявшихся франшизах.

Говоря о сегментах рынка следует отметить, что маркетинговое сегментирование вскрывает возможности различных сегментов рынка, на котором предстоит выступать продавцу. После этого фирме необходимо решить: 1) сколько сегментов следует охватить и 2) как определить самые выгодные для нее сегменты. Рассмотрим обе эти проблемы по очереди.

Фирма может воспользоваться тремя стратегиями охвата рынка: недифференцированный маркетинг, дифференцированный маркетинг и концентрированный маркетинг. Эти три подхода проиллюстированы на рисунке и описаны ниже.

Недифференцированный (интенсивный) маркетинг.

Дифференцированный (избирательный) маркетинг.

Концентрированный маркетинг.

Недифференцированный (интенсивный) маркетинг. Возможно, фирма решится пренебречь различиями в сегментах и обратиться ко всему рынку сразу с одним и тем же предложением «. В этом случае она концентрирует усилия не на том, чем отличаются друг от друга нужды клиентов, а на том, что в этих нуждах общее. Она разрабатывает товар и маркетинговую программу, которые покажутся привлекательными возможно большему числу покупателей. Она полагается на методы массового распределения и массовой рекламы. Она стремится придать товару образ превосходства в сознании людей. В качестве примера недифференцированного маркетинга можно привести действия фирмы «Херши», которая несколько лет назад предложила одну марку шоколада в расчете на всех.

Недифференцированный маркетинг экономичен. Издержки по производству товара, поддержанию его запасов и транспортировке невысоки. Издержки на рекламу при недифференцированном маркетинге также держатся на низком уровне. Отсутствие необходимости в проведении маркетинговых исследований сегментов рынка и планирования в разбивке по этим сегментам способствует снижению затрат на маркетинговые исследования и управление производством товара.

Фирма, прилегающая к недифференцированному маркетингу, обычно создает товар, рассчитанный на самые крупные сегменты рынка. Когда к подобной практике прибегают несколько фирм одновременно, в крупных сегментах возникает интенсивная конкуренция, а покупатели в более мелких сегментах получают меньше удовлетворения. Так, американская автомобильная промышленность долгие годы выпускала только большие автомобили. В результате работа в крупных сегментах рынка может оказаться менее прибыльной из-за царящей там острой конкуренции.

Дифференцированный (избирательный) маркетинг. В данном случае фирма решает выступить на нескольких сегментах рынка и разрабатывает для каждого из них отдельное предложение. Так, корпорация «Дженерал моторс» стремится выпускать автомобили «для любых кошельков, любых целей, любых лиц».
Предлагая разнообразные товары, она надеется добиться роста сбыта и более глубокого проникновения на каждый из осваиваемых ею сегментов рынка. Она рассчитывает, что благодаря упрочению позиции в нескольких сегментах ринка ей удастся идентифицировать в сознании потребителя фирму с данной товарной категорией. Более того, она рассчитывает на рост повторных покупок, поскольку именно товар фирмы соответствует желаниям потребителей, а не наоборот. К практике дифференцированного маркетинга прибегает все большее число фирм.

Концентрированный ммаркетинг. Многие фирмы видят для себя и третью маркетинговую возможность, особенно привлекательную для организаций с ограниченными ресурсами. Вместо концентрации усилий на небольшой доле большого рынка фирма концентрирует их на большой доле одного или нескольких субрынков.

Можно привести несколько примеров такого концентрированного маркетинга. Фирма «Фольксваген» сосредоточила свои усилия на рынке малолитражных автомобилей, фирма «Хьюлетт-Паккард» – на рынке дорогих калькуляторов, а издатель этой книги, фирма «Ричард Д. Ирвин», – на рынке учебников по экономике и предпринимательской деятельности. Благодаря концентрированному маркетингу фирма обеспечивает себе прочную рыночную позицию в обслуживаемых сегментах, поскольку она лучше других знает нужды этих сегментов и пользуется определенной репутацией. Более того, в результате специализации производства, распределения и мер по стимулированию сбыта фирма добивается экономии во многих сферах своей деятельности.

В то же время концентрированный маркетинг связан с повышенным уровнем риска. Избранный сегмент рынка может не оправдать надежд, как случилось, например, когда молодые женщины вдруг перестали покупать спортивную одежду.
В результате выпускающая такую одежду фирма «Бобби Бруке» потерпела большие убытки. А может случиться и так, что в выбранный вами сегмент рынка захочет внедриться конкурент. С учетом этих соображений многие фирмы предпочитают диверсифицировать свою деятельность, охватывая несколько разных сегментов рынка.

При выборе стратегии охвата рынка необходимо учитывать следующие факторы:

. Ресурсы фирмы. При ограниченности ресурсов наиболее рациональной оказывается стратегия концентрированного маркетинга.

. Степень однородности продукции. Стратегия недифференцированного маркетинга подходит для единообразных товаров, таких, как грейпфруты или сталь. Для товаров, которые могут отличаться друг от друга по конструкции, таких, как фотокамеры и автомобили, больше подходят стратегии дифференцированного или концентрированного маркетинга.

. Этап жизненного цикла товара. При выходе фирмы на рынок с новым товаром целесообразно предлагать всего один вариант новинки.

При этом наиболее разумно пользоваться стратегиями недифференцированного или концентрированного маркетинга.

. Степень однородности рынка. Если у покупателей одинаковые вкусы, они закупают одни и те же количества товара в одни и те же отрезки времени. и одинаково реагируют на одни и те же маркетинговые стимулы, уместно использовать стратегию недифференцированного маркетинга.

. Маркетинговые стратегии конкурентов. Если конкуренты занимаются сегментированием рынка, применение стратегии недифференцированного маркетинга может оказаться гибельным. И наоборот, если конкуренты применяют недифференцированный маркетинг, фирма может получить выгоды от использования стратегий дифференцированного или концентрированного маркетинга.

Список литературы.

1. Ф.Котлер «Основы Маркетинга», М.,1996г.

2. Дж.М. Эванс, Б.Берман «Маркетинг»

3. Романов А.Н. «Маркетинг»

10.10.2000.

————————

Окружающая среда

Цели компании

Планы маркетинга

Система маркетингового слежения

Рыночные исследования

Постоянное слежение, хранение данных

Использование планов маркетинга

Комплекс маркетинга фирмы.

Рынок.

Вариант 1

Комплекса маркетинга фирмы.

Вариант 2

Комплекса маркетинга фирмы

Вариант 3

Комплекса маркетинга фирмы

Сегмент рынка 1

Сегмент рынка 2

Сегмент рынка 3

Комплекс маркетинга фирмы

Сегмент рынка 1

Сегмент рынка 2

Сегмент рынка 3

Реферат: Владимир Иванович Даль

Владимир Иванович Даль

Вступление.

Чудаки хороший народ. Над ними посмеиваются, иногда смеются. Однако их уважают. Доброе чудачество людям на благо, а не во вред.

Мичман тоже был чудаком. Он собирал слова. Жизнь он прожил необычную. Немало исколесил путей-дорог. Повидал всякое. Менял занятия. Знал много, многое умел.

Но кроме того, он собирал слова. Где бы ни ездил, чем бы ни занимался, никогда не забывал отложить в свою копилку новое словечко.

А потом жизнь прошла. И тогда оказалось, что главным-то делом в его жизни было чудачество — собирание слов.

Оказалось, что собирая слова, он взялся за дело новое, взвалить на плечи которое прежде никто не додумался или не решился.

За это, не за что другое, люди его помнят, благодарят.

Теперь стоит на книжной полке его «чудачество», главное дело его жизни — четыре толстенных тома. В них больше двухсот тысяч русских слов!

Жизнь его подобна широкой и длинной реке, кое-где пересечённой порогами. Течение её то бурно, то плавно и однообразно. Но чтобы сладить с главным делом, чудаку нужны были в жизни и тревожная стремительность и тихая, задумчивая плавность.

Слово «подвижник» сродни слову «подвиг» и означает «доблестный делатель».

О доблестном делателе, его жизни и его деле, пойдёт рассказ.

Остаётся назвать имя героя: Владимир Даль.

Долгая дорога к великому русскому. Жизненный путь В.И. Даля.

Если спросить простого человека, кто такой Даль, он тут же ответит: автор «Толкового словаря живого великорусского слова». Человек более искушённый в делах литературных добавит: «А ещё он автор замечательного собрания русских народных пословиц, поговорок, афоризмов, присловий, загадок, поверий».

Мы так прочно связывали имя Даля со словарями, что не подозревали подчас, каким удивительно разносторонним был этот человек. Делу русского языка так же самоотверженно, как и Даль, служил разве что только А.С. Пушкин. И всё же, сравнивая этих великих людей, нельзя не сказать о том, что даже Пушкину Даль раскрывал тайны исконно русского языка. Один из современников Пушкина вспоминает, как тот с удовольствием называл свой сюртучок, подаренный Далем, «выползиной». Казалось бы, откуда это слово? Оказывается, «выползиной» называли вначале  шкуру, из которой выползало животное, покинув её, как это делают гусеницы или змеи. Впоследствии так стали называть костюм, в котором человек выходил из дома. В сюртучке — подарке Даля Пушкин стрелялся на дуэли с Дантесом. После того как великий поэт умер буквально на руках Владимира Ивановича, тот забрал сюртучок с дыркой от пули себе на память.

К русскому языку, к своему знаменитому словарю В.И. Даль шёл долго. Не все знают, что он пробовал свои силы в литературном творчестве. Повести, различные работы по ботанике, зоологии, офтальмологии собраны для публикации многотомного собрания сочинений, но, к сожалению, пока вышли только три тома, и неизвестно, станут ли эти работы известными широкому кругу россиян так же, как его «Словари» и сборники пословиц.

В.И. Даль родился 10 (22) ноября 1801 г. в городе Лугани в семье врача, датчанина по происхождению. «Прадеды мои по отцу были датчане и отец датчанин,» — писал в автобиографии В.И. Даль, но сам себя он относил к русским: «Кто на каком языке думает, тот к тому народу и принадлежит. Я думаю по-русски».

Детство Даля прошло в Николаеве: туда отца перевели на должность главного доктора Черноморского флота. В многодетной семье Даля воспитанием детей занималась мать Юлия Христофоровна, свободно говорившая на пяти языках, хорошо знавшая литературу. Неудивительно, что учителей, кроме математика и художника, не нанимали.

В 13 лет по настоянию отца Владимир поступил в Морской кадетский корпус в Петербурге, где за пять лет получил отменные знания по астрономии, геодезии, фортификации, навигации, географии, иностранным языкам, механике и многим другим дисциплинам.

Пришлось испытать и всю тяжесть казарменной дисциплины, муштры и ограничения личной свободы. Учился В.И. Даль успешно, но уже в этот период он стал обращать внимание на значительный отрыв изучаемой в корпусе русской грамматики от русской разговорной речи. «Ещё в корпусе, — рассказывал В.И. Даль, — полусознательно замечал я, что та русская грамматика, по которой учили нас с помощью розог, ни больше ни меньше, как вздор на вздоре, чепуха на чепухе. Конечно, я тогда ещё не мог понимать, что русской грамматики и до сих пор не бывало, что та чепуха, которую зовут «русской грамматикой», составлена на чужой лад, сообразно со всеми петровскими преобразованиями: неизученный, неисследованный в его законах живой язык взяли да и втиснули в латинские рамки, склеенные немецким клеем».

Получив чин гардемарина, который тогда считался офицерским, В. Даль в 1817 г. участвовал в морском походе на бриге «Феникс», посетил и Данию,  и Копенгаген и все исторические достопримечательности рассматривал как любой иностранец.

Русских юношей принимали ласково. Кормили сластями.

Их принимал и настоящий принц — Христиан. Принцу доложили, что отец Даля — датчанин, тридцать лет назад уехавший в Россию. Принц обратился к Далю по-датски. Даль отвечал по-французски, что датского языка не знает.

Даль ходил по узким улицам острокрыших домов, он слышал датскую речь вокруг. Даль ходил по земле своего отца, своих предков.

Он твердил себе: «Это моя родина, мой язык». Глазам и ушам было интересно. Сердцу прохладно.

Князь Ширинский-Шихматов посадил Даля в коляску, повёз по Копенгагену. Они стучались в чужие дома, искали людей по фамилии «Даль» — родственников. Дали-однофамильцы оказались чужими, родственников не находилось. Князь огорчился. Даль радовался. Они были чужими —  однофамильцы, а не родственники.

Даль хотел домой. Дом был там, за морем. Дания была родиной предков. Не его родиной.

Флотская служба сначала на Чёрном, затем Балтийском морях продолжалась шесть лет. Не удовлетворённый ею, в 1825 г. Даль вышел в отставку и в начале 1826 г. поступил на медицинский факультет Дерптского университета.

Уже стал легендой рассказ о том, как по пути на юг, морозным вечером В.И. Даль услышал, что ямщик из Новгородской губернии, поглядывая на небо, сказал: «Замолаживает». Для В. Даля слово было непонятно по смыслу, поэтому он переспросил ямщика: «Как замолаживает?» И услышал разъяснение: «А это по-нашенскому, значит, что потеплеет скоро, запасмурнеет». Несмотря на лёгкий мороз, Владимир выхватил из кармана записную книжку и окоченевшими от холода руками записал корявым почерком: «Замолаживать — иначе пасмурнеть — в Новгородской губернии значит заволакиваться тучами, говоря о небе, клониться к ненастью».

Именно тогда Даль вдруг даёт себе зарок на всю дальнейшую жизнь: стать исследователем народной жизни во всех её проявлениях.

Чем же вознамерился заниматься Даль?

Собирать по пути все названия местных урочищ, расспрашивать о памятниках, преданиях и поверьях, с ними соединённых…

Разузнавать и собирать, где только можно, народные обычаи, поверья, даже песни, сказки, пословицы и поговорки и все, принадлежит к этому разряду…

Вносить тщательно в памятную книжку свою все народные слова, выражения, речения, обороты языка, общие и местные, но неупотребительные в так называемом образованном нашем языке и слоге…»

От своего выбора Даль не отступится все последующие 53 года, вплоть до кончины.

Дерптский университет Даль закончил досрочно, защитив диссертацию по хирургии черепа и глаз, получив ученую степень доктора медицины.

В 1828 году началась русско-турецкая война, и медик был направлен в действующую армию. В. И. Даль любил бывать среди солдат, записывал слова и пословицы, которые услышал в первый раз. «Нигде это не было так удобно, как в походе, — вспоминал он впоследствии. – Бывало, на дневке где-нибудь соберешь вокруг себя солдат из разных мест, да и начнешь расспрашивать, как такой-то предмет в той губернии зовется, как в другой, как в третьей; взглянешь в книжечку, а там уже целая вереница областных речений».

В голове Даля прорисовывалась, закрашивалась в разные цвета своя карта Земли русской. Закрашивалась не по рельефу местности, а по различиям в языке. Одно слово в разных местах имеет разный смысл: калуга – по-тверски и по-костромски – топь, болото; по-тульски – полуостров; по-архангельски – садок для рыбы; по-сибирски – вид осетра или белуги; и наоборот – в каждой области есть свои слова, особые. У псковских: крапива – стрекава. У вологодских: глядильцо – зеркальце. У архангельских: выступки – башмаки. У калужских: шавырка – ложка.

Даль знал, как говорят во всей Руси великой, какие где живут слова и как их произносят.

Как-то встретились Далю два монаха с кружкой – сборщики на церковное строение.

Какого, батюшка, монастыря? – спросил Даль того, что помоложе.

Соловецкого, родимый.

Даль улыбнулся: ох уж этот «родимый» — в любой сторонке выдаст исконного ярославца.

А сам не ярославский ли? – продолжал допытываться.

Монах покраснел, смутился:

Нету-ти, родимый, я тамодий, соловецкий.

Снова «родимый» и вдобавок эти неповторимые «нету-ти», «тамоди»!

Даль расхохотался:

Зря томишься, батюшка! Все знаю! Из Ярославской губернии будешь, Ростовского уезда…

Не погубите! – Монах упал Далю в ноги. Он оказался беглым вором, переодетым.

В 1828 году Даль был назначен ординатором военно-сухопутного госпиталя в Петербурге. Несмотря на незаурядные врачебные способности, он не чувствовал  глубокого призвания к медицине, поэтому вскоре он вышел в отставку с военной службы.

К этому времени у В. Даля накопился  огромный материал записей устного народного творчества. В свободное от врачебной практики время, он начал литературно обрабатывать записанные сказки, притчи, анекдоты. Первая его книга “Русские сказки”, была благосклонно принята читателями, однако вскоре запрещена по вздорным цензурным придиркам. Понимая, что в дальнейшем печататься под своим именем будет затруднительно, Даль решил укрыться под псевдонимом. Через год выходит  первая из четырех “Былей и небылиц Казака Луганского”. В этом псевдониме легко угадывается воспоминание о Лугани – родине Даля, где он на свет родился, а вот Казак – только ли от того, что по его собственным словам, “не слезал почти три года с казацкого седла”? Не оттого ли, что вольный казак – “не раб, не крепостной” (его толкование), что вольный – “независимый, свободный, самостоятельный”, не оттого ли, наконец, что, терпи, казак, атаманом будешь”?

Имя Даля быстро стало знаменитым. Владимир Иванович входит в литературу как прекрасный бытописатель, тяготеющий к очерковым зарисовкам. Он знакомится с А.С. Пушкиным, В.А. Жуковским, другими литераторами, художниками, учеными.

За свою жизнь писатель В.И. Даль создал множество произведений, среди них рассказы, повести, очерки, сказки, бывальщины, большей частью написанные в духе натуральной школы. Полное собрание сочинений В.И. Даля насчитывает 10 томов. Как писатель он был достойно оценен критикой, и его имя вошло в историю русской литературы.

Некоторые этнографические зарисовки В.И. Даля о тяжелой жизни солдат, крестьян были расценены цензурой как скрытая насмешка над общественным строем. Владимир Иванович был арестован, но заступничество В.А. Жуковского спасло его от расправы.

В 1833 году Даль окончательно оставляет военно-медицинскую службу и поступает чиновником особых поручений при канцелярии оренбургского губернатора В.А. Перовского. В течение многих лет он выполняет сложные, а порой и секретные поручения губернатора, в том числе, устанавливая связи с иноверцами и раскольниками. Отчеты В.И. Даля о проделанной работе высоко оценивались в Петербурге.

В Оренбургском крае Даль познакомился с А.С. Пушкиным, путешествовавшим по пугачевским местам для сбора материала о восстании Пугачева. А.С. Пушкин дорожил дружбой с В.И. Далем. После ранения Пушкина на дуэли Даль находился у постели, слышал его последние предсмертные слова.

В Оренбурге Владимир Иванович организовал зоологический музей, собрал ценные коллекции по флоре и фауне края, за что в 1838 г. был избран членом-корреспондентом Академии наук по классу естественных наук. Но вместе с этим Даль жаждет продолжить давно начатое дело: собрать материалы для своего словаря живого великорусского языка. Конечно, Оренбург – окраина империи, страшная глухомань, зато здесь раздолье собирателю народных изречений. Народ съехался сюда со всей матушки – Руси, а в казачьих войсках, помимо русских, служили башкиры, калмыки, татары, мордва. Помимо новых слов Даль записывал песни, сказки, загадки, поверья. Ходил по домам, расспрашивал о дедовских обычаях, о старинных ремеслах. А все услышанное и увиденное записывал в тетрадочку. За семь лет службы в оренбургском крае таких тетрадей скопилось несколько ящиков.

В 1940 году оренбургского военного губернатора В.А. Перовского перевели в Петербург и назначили министром внутренних дел. Даль последовал за своим покровителем. Последующие восемь лет были заполнены не только службой, но и обработкой обширного материала.

В сентябре 1845 в доме у Даля прошло первое заседание Русского географического общества. По замыслу Владимира Ивановича, оно должно было всячески способствовать собиранию памятников быта и словотворчества. Вскоре во все концы России был разослан “Этнографический циркуляр” – руководство для описания “местных обрядов, поверий, рода жизни, семейного и домашнего быта простолюдина, притчи, сказки, скороговорки, причитания думы… простолюдинов язык в выражениях своих, оборотах, слоге, складе и в словах”. И вскоре в столицу потекли ручейками подобные материалы, сливаясь в полноводную реку.

Даль страшно тосковал на берегах Невы по провинциальной жизни, по ее просторному складу и ладу. Поэтому в 1949 году он уехал (притом на целое десятилетие!) в Нижний Новгород, желая самолично собирать слова.

С 1849 по 1859 г. В.И. Даль работает в Нижнем Новгороде управляющим Нижегородской удельной конторой. Приходилось заниматься и врачеванием. Даль продолжает сбор этнографического материала, но постепенно приходит к выводу, что центральное место в его деятельности должно быть отведено работе над словарями. Не имея сугубо филологического образования, В.И. Даль постепенно приобретает опыт лексикографической работы. Он составляет “Словарь офенского языка”, “Русско-офенский словарь”.

В 1859 г. В.И. Даль выходит в отставку и переезжает в Москву. Он решает заниматься только научной и литературной работой, направить все усилия на подготовку к печати словаря русского народного языка. Трудился он денно и нощно, порою приходя в уныние от непосильного, как ему казалось, замысла. И тогда в рукописи в качестве примера к тем или иным статьям словаря появлялись горькие присловья: “Словарь – труд натужный”, “Тогда будет досуг, когда вон понесут”.

И все-таки настал день, когда последнее слово было растолковано. Теперь дело стало за типографией. Но вот закавыка: за сорок лет государевой службы честнейший Владимир Иванович не накопил денег на издание своего труда, опять-таки по пословице: “От трудов своих сыт будешь – богат не будешь”.

Напечатать первые выпуски словаря помогло “Общество любителей русской словесности”. А с девятого выпуска было объявлено, что дальнейшее печатание “предпринято на высочайше дарованные средства”, — государь изволил пожаловать 2500 рублей.

Свою кропотливую работу Даль продолжал и после выхода словаря, готовя второе издание. Увы, оно появилось лишь через десять лет, после кончины великого языковеда – он упокоился 22 сентября 1872 года.

За год до своей смерти Владимир Иванович получил свидетельство того, что его род по отцовской линии – отнюдь не датский, а чистейше – русский. Оказывается, предки Даля, богатые старообрядцы, вынуждены были при царе Алексее Михайловиче бежать из России в Данию, спасаясь от гонений. Владимир Иванович с душевной радостью перешел из лютеранства в православие. Он и без того всю свою сознательную жизнь считал себя русским человеком, всю жизнь боролся с засильем чужеземных словес в нашем языке, и вот наконец наследовал родовое право отстаивать честь и достоинство нашей древней, великой речи.

Вечная память со словарем. Новый подход В.И. Даля в практике составления словарей.

Даль сорок лет готовился к своему подвигу, который не укладывался в мгновение, и в час, и в месяц не укладывался, был долог, упорен, — тяжелый, бесконечный труд.

Даль собрал за свою жизнь больше двухсот тысяч слов. Если их просто выписать столбиком, понадобится четыреста пятьдесят обыкновенных ученических тетрадей в линейку. Но Даль еще объяснял каждое слово, подыскивал близкие ему по смыслу, приводил примеры.

6 марта 1860 г. В.И. Даль выступил в Обществе любителей российской словесности с программной речью “О русском словаре”. Это был совершенно новый подход в практике составления словарей.

Русские академические словари, изданные до середины XIX в., имели один важный пробел: они не показывали во всем разнообразии все лексическое богатство русского языка. Заметно было различие между литературным и народным языком. В.И. Даль был убежден, что литературный язык должен активно пополняться за счет богатейших возможностей живого разговорного языка, что “пришла пора подорожить народным языком и выработать из него язык образованный. Народный язык был доселе в небрежении, только в самое последнее время стали на него оглядываться, и то как будто из одной снисходительной любознательности”.

В.И. Даль, создавая словарь, хотел показать в полном объеме богатство и выразительность народного языка, который он определил как “живой великорусский язык”. В словаре должны быть представлены не только лексемы, характеризующие живой язык. Все слова должны быть верно истолкованы. В.И. Даль первым в отечественной лексикографии назвал свой словарь толковым,  “потому, что он не только переводит одно слово другим, но и толкует, объясняет подробности значения слов и понятий, им подчиненных”, как указано в “Примечании автора” на титульном листе словаря.

Работы В.И. Даля над словарем не велась скрытно. Он понимал, что одному лексикографу не под силу описать все лексические пласты русского языка. И помощь ему приходила, помощниками были многочисленные любители русского языка. Например, морской офицер П.Ф. Кузмищев поделился с В.И. Далем своим запасом диалектных слов Камчатки, Астрахани, Архангельска.

20 тысяч слов передал князь В. Одоевский. Журнал “Москвитянин” ежегодно печатал списки лиц, которым высказывалась благодарность за собранные и переданные местные слова.

Сам В.И. Даль заметил, что в его словарь вошло 83 тысячи слов, которых ни в одном словаре нет. Эти слова составляли пласт активно используемых единиц языка, “девять десятых из них простые, обиходные слова, не попавшие доселе в наши словари. Именно по простоте, по безвычурности и обиходности своей”. («Напутное слово»).

Важным источником В.И. Даль считал и изданные академические словари русского языка, что не противоречило его принципам опираться на “живой язык”. Он использовал как литературную, так и не литературную  лексику. Ограничения распространялись на оба пласта языка. “Языком грубым и необразованным писать нельзя, — повторял В.И. Даль, — это доказали все, решавшиеся на такую попытку, и в том числе, может быть, и сам составитель словаря, но из этого вовсе не следует, чтобы должно было писать таким языком, какой мы себе сочинили, распахнув ворота настежь на запад, надев фрак и заговорив на все лады, кроме своего”. («Напутное слово»).

В.И. Даль отказался включать в словарь искаженные слова, бытовавшие в среде лакеев, полукупчиков, которые пользовались “галантерейным” языком. Были исключены слова “патрет” (портрет), “полухматер” (парикмахер) и др.

Отстаивая свой вывод о том, что речь русская всюду одинаковая, В.И. Даль в большом количестве включал в словник областные слова. Диалектизмы рассматривались не только как лексемы, они играли большую роль при этнографических исследованиях, помогая описать многие народные обычаи, поверия, суеверия, быт.

Ограничен был ввод церковнославянских слов, а также слов белорусского и украинского языков. Запасы этих слов передавались другим лексикографам. Вместе с В. Лазаревским в Петербурге В.И. Даль составил небольшой словарь украинского языка.

В.И. Даль относился враждебно к иноязычным словам. По его мнению, иностранные слова и выражения мешают понимать истинный народный дух родного языка. Между тем В.И. Даль не предусматривал полного изгнания заимствованных слов. Как ни странно, но именно в Словаре В.И. Даля были объяснены слова абсолютный, абстрактный, агония, ажур, акцент и многие другие, которые были опущены в академических словарях из тех же соображений. “О словах же иноземных замечу, — писал В.И. Даль, — что если ныне и никакому словарнику не угоняться за прыткими набирателями и усвоителями всех языков Запада, то по крайности в словаре сем, с намереньем, не были опускаемы чужесловы, по двум причинам: во-первых, словарник не законник, не уставщик, а сборщик…, во-вторых, долг его перевести каждое из принятых слов на свой язык и выставить тут же равносильные, отвечающие или близкие ему выражения русского языка, чтобы показать, есть ли у нас это слово, или его нет”. («Напутное слово»).

В Словаре Даля к любому заимствованному слову подобраны русские синонимы – заменители. При слове “кокетничать” предлагаются на выбор синонимы: заискивать, угодничать, любезничать, прельщать, умильничать, рисоваться, красоваться, хорошиться.

В.И. Даль был уверен, что не нужно бояться включения в такие синонимичные ряды диалектизмов, которые порой могут быть непонятны многим русским, как и позаимствованное слово. Главное – найти замену, а слово само потом приживется в языке. Он предлагает вместо слова “дамба” употреблять слово гат, гребля, запруда, оплот, плотина; вместо “портрет” – поличие, лик, образ, облик.

Если же не находились русские слова для замены иноязычных, В.И. Даль занимался словотворчеством, при этом он старался обосновать свой подход; “при толкованиях, а иногда и в числе производных слов могли попадаться и такие, которые доселе не писались, а может быть, даже и не говорились. Я не могу провести  такой строгой черты между словами, читанными или слышанными когда и где-нибудь, и между сложившимися под пером, при истолковании других слов”. («Напутное слово»).

Так, к слову адрес даются синонимы насыл, насылка; при слове атмосфера – мироколица, колоземица, при слове гимнастика – ловкосилие, относящееся к авторскому словотворчеству. В.И. Даль понимал, что это вызовет критику, поэтому попытался смягчить силу этих нападок, уверяя, что “вновь сочиненные слова, отдаваемые на общий суд”, попадаются изредка, сочиненных мною слов нет”. («Напутное слово»).

Такое отступление от основных принципов отбора слов критики не могли простить.

Особенности построения “Словаря живого великорусского языка”.

Оригинальным было и распределение слов в “Толковом словаре”: Даля не удовлетворяли способы распределения слов, принятые многими лексикографами. Он отказался от алфавитного способа распределения слов, считая этот прием сухим и тупым, разрывающим связи слов в языке. В “Напутном слове” он объясняет  “Самые близкие и сродные значения, при законном изменении своем на второй и третьей букве, разносятся далеко врозь и томятся тут и там в одиночестве; всякая живая связь речи разорвана и утрачена”. Читать такой словарь, по мнению В.И. Даля, неинтересно, так как ум требует разумной связи постепенности и последовательности.

Но и расположение слов по общему корню было для В.И. Даля невыполнимым, так как это требовало специального лингвистического образования. Полагаться на свое языковое чутье он не мог. “В таком словаре, — объяснял В.И. Даль, — не только брать, бранье, бирка и бирюлька войдут в одну общую статью, но тут же будет и беремя, и собирать, выбирать, перебор, разборчивый, отборный, и одним словом, в каждую статью, под общий корень, войдет чуть ли не вся азбука. Это требует особого, объемистого указателя, и заставляет отыскивать каждое слово по дважды, а потому и докучает, и утомляет”. (Напутное слово).

После долгих раздумий Даль избрал средний путь. Весь словарь построил по     алфавиту. Но слова в нем расставил не по отдельности, а гнездами. Он стремился построить словарную статью так, чтобы под каждым словом, которое выражает наиболее общее понятие, находились бы однословы с разными отливами и оттенками, а также все слова для обозначения понятий подчиненных”.

Например, В.И. Даль считал целесообразным включить в одну словарную статью “Гора” все слова, которые связаны понятийно с возвышенностями на земной поверхности: гора, цепь, отрог, хребет, курган, холм, сопка, угорье, изволок, скала и т.д. Но такой прием требовал установления очень четких границ однородных понятий, выступающих как сходные, синонимичные, что требовало дополнительных доказательств. В.И. Даль предложил такой способ расположения слов, получивший название гнездового, который является чем-то средним между алфавитным и словопроизводным способами.

Словарная статья в Словаре Даля представляет собой объединение слов одного корня, начинающихся на одну букву. Чаще всего таким заглавным словом становится глагол или существительное, значительно реже заглавными словами выступают прилагательные, наречия, другие части речи.

Даль считал, что при таком способе расположения одно слово как бы тянет за собой другое, они выстраиваются звеньями, цепью, гроздьями, понятными становятся смысл законы образования слов.

Гнездовой способ не устранял все неудобства корнесловного построения словаря, так как нахождение многих производных слов было затруднено.

Есть в словаре Даля ошибки, оплошности. “Простой” и “простор” оказались почему-то в одном гнезде, а “дикий” и “дичь”, “круг” и “кружить” – в разных. Простим Далю два десятка промахов на двести тысяч слов.

Преимущество гнездового способа в том, что он отчетливо раскрывал все связи и их значения в границах словарной статьи. В словарной статье глагола “бить” находим все производные от него слова: биться, биваться, битье, бивка, бивание, биение, битевая, битва, бицы, битвицы, бивень, битиш, битень, битчик, биток, битка, бита, битком и др.

Оригинально решил В.И. Даль и приемы толкования слов. Он скептически относился к возможности раскрыть значение слова при помощи развернутых определений, как это применялось в практике составления словарей. Например: “Ложка – часть столового прибора, предмет, которым наливают или едят жидкости, накладывают или едят полужидкую. Рассыпчатую пищу (кашу, кисель и пр.)”.

В “Толковом словаре “ В.И. Даль применяет для приема объяснения значения слов: во-первых, использует подбор синонимов (тождесловов, по определению В.И. Даля) и, во вторых, дает самые разнообразные частные сведения о предмете. Предпочтение все же оказывается синонимизации. При слове “серьезный” приведен синонимический ряд: важный, чинный, степенный, величавый; строгий, настойчивый, решительный;  деловой, дельный, внимательный; занятой, думный, думчивый, мысливый и т.д.

Если же синонимичный ряд был явно невелик,  В.И. Даль давал целые зарисовки о слове. В связи с этим Словарь Даля содержит много этнографического материала. В словарных статьях находим различные сведения о жизни русского народа, о его семейном укладе, религии, особенностях труда и быта, способах ведения хозяйства, устройстве жилища и т.д. В.И. Даль выступает как тонкий знаток народной жизни. Это уже не только толкование значения слова, но и энциклопедическая характеристика понятия. Такие этнографически – энциклопедические описания содержат богатейший материал для историков русской культуры.

В.И. Даль отказался от привлечения литературных текстов при толковании слов. Изредка встречаются цитаты из произведений И.А. Крылова, А.С. Грибоедова, А.С. Пушкина. В то же время В.И. Даль признавал, что небольшое количество примеров из литературного языка обедняет его словарь, но не мог восполнить этот пробел за недостатком времени.

Иллюстративным материалом стали пословицы и поговорки русского народа, которые “как коренные русские изречения занимают первое место” в словаре. По подсчетам самого В.И. Даля, в словаре приведено около 30 тысяч русских пословиц и поговорок. При наиболее употребительных словах русского языка приводится от 50 до 100 пословиц и поговорок: в словарной статье “Глаз” встречается более ста пословиц, поговорок и загадок, при слове “жена” – 70, “земля” – 60, “конь” – 65, “деньги” – 60 и т.д.

Писательский талант В.И. Даля при работе над словарем проявился в написании многих словарных статей живым и увлекательным языком. Неудивительно, что словарные статьи “Жизнь”, “Круг”, “Окно”, “Обезьяна”, “Изба” и др. читаются как художественные миниатюры.

***

“Толковый словарь” В.И. Даля был высоко оценен еще при жизни составителя. Сам В.И. Даль всегда давал более чем скромную оценку своему детищу, неоднократно подчеркивая незавершенность своего труда. Критики указывали на допущенные составителем недостатки, такие, как отсутствие нормативных указаний грамматического, стилистического и лексико-фразеологического характера, за ввод “самодельных” слов, за отход от общепринятых орфографических правил.

Но в целом колоссальный труд лексиколога-любителя признан ведущими лингвистами, филологами, лексикографами. Географическое общество наградило В.И. Даля в 1862 г. Золотой медалью, а в 1869 г. за создание словаря ему была присуждена академическая Ломоносовская премия.

После смерти В.И. Даля в 1872 г. “Толковый словарь живого великорусского языка” неоднократно переиздавался. История словаря интересна уже тем, что в мировой практике вряд ли найдется другой подобного рода лексикографический труд. “Толковый словарь” В.И. Даля  обеспечил и бессмертие имени его создателя.

Миновало уже полтора века с тех пор, как завершилась славная жизнь и вошли в мировую культуру труды Владимира Ивановича Даля. В нашей стране многократно переиздавались его книги, особенно “Словарь” и “Пословицы” и они не залеживаются ни в магазинах, ни на полках библиотек. Они украшают домашние библиотеки книголюбов, а для многих  являются настольными книгами.

В последние годы стал изрядно портиться “наш великий, могучий” русский язык. Он безмерно засорен (без надобности) иностранными словами, жаргонными выражениями и фразеологизмами. И невольно приходит на ум: неужто нам не хватает 200 000 своих родных – точных, сочных образных слов, собранных В.И. Далем. “Помогает” обеднению языка нашего и телевидение, откуда повседневно сыплются “неологизмы” вроде “Сникерсни!”, “Не дай себе засохнуть!” и тому подобные. Перевернулся бы в гробу Владимир иванович, узнав, что в обиходной речи мы в XXI веке употребляем всего три-четыре тысячи слов. А среди них и разные “сникерсни”.

Задача нового поколения – сохранять стройное и величественное здание Русского Языка, созданное Далем, который внес в него гармонию и ясность, освободив от заемных речений, церковнославянизмов, неправильных, искаженных толкований, а главное, ввел в оборот несметное множество новых слов, отсутствующих в прежних словарях.

Ведь именно об этом мечтал В.И. Даль, когда писал в одной из словарных статей: “Труды мои со словарем никогда не окупятся, но с избытком окупаются надеждой на пользы его”.

Список литературы

Даль В.И. Толковый словарь живого великорусского языка.

Зинин С.И. Владимир Иванович Даль.//

Русский язык в школе, — 2001, № 5.

Молодцова В. Казенная проза становится народной песней, если она попадает в руки великого В. Даля.// Российская газета, — 23 ноября, 2001.

Порудоминский В. Собирал человек слова. – М.: Изд-во. Детская литература; 1966.

Чистяков А. За далью – Даль.// Библиотека, — № 10, 2001.

Курсовая работа: Научные революции

Федеральное агентство по образованию

Российской Федерации

Уральский государственный университет им. А. М. Горького

Факультет философии

Кафедра онтологии и теории познания

Научные революции

Исполнитель: студент II года магистратуры

химического факультета Вигоров Алексей Юрьевич

Екатеринбург

2005

Содержание

Содержание …………………………………………………………………………………….2

Введение ………………………………………………………………………………………..3

1. Концепция развития научного знания Т. С. Куна …………………………………………4

2. Философские аспекты научных революций ……………………………………………..14

3. Глобальные научные революции: от классической к

постнеклассической науке ……………………………………………………………….18

4. Революции в советской науке ……………………………………………………………..23

Заключение ……………………………………………………………………………………38

Список использованной литературы ………………………………………………………..46

Введение

С конца XIX до середины XX веков в науке происходят радикальные изменения, связанные со становлением нового неклассического естествознания. Внимание философов и методологов науки обращается на поиск нового обоснования и на переосмысление статуса научного знания и познания – ведь человеческое познание по сути сводилось к научному. В 20-30-е годы XX в. господствующим течением в западной философии становится логический позитивизм или неопозитивизм. Его основная цель – построение для эмпирической науки нейтрального (то есть не навязывающего предвзятых интерпретаций) языка описания фактических «положений дел», так чтобы теоретические положения можно было бы выводить по самым строгим логическим законам из протокольных предложений опыта, а предсказания теории подтверждать (верифицировать) обращением к наблюдению и эксперименту. К 60-м ХХ в. годам все более очевидной стала невозможность полной, окончательной верификации и абсолютно чистого языка наблюдения. Возник постпозитивизм, родоначальником которого выступил Карл Поппер (1902-1994). Главным критерием научности К. Поппер считал фальсификацию, т.е. принципиальную возможность опровергнуть (фальсифицировать) любое научное утверждение или научную теорию в том случае, если будет выявлено расхождение их предсказаний с эмпирическими, опытными данными. В результате «фальсификации» вероятность того, что альтернативная гипотеза, утверждение или теория правильны, будет повышена, и, тем не менее, они тоже не могут быть полностью доказанными и впоследствии пройдут процедуру фальсификации наряду с новыми альтернативными. В полемике с К. Поппером сформировались взгляды Т. Куна (1922-1995) и И. Лакатоса (1922-1974), концептуальное творчество которых олицетворяет собой вершину критического рационализма и поздней позитивистской мысли вообще [1, с. 3-4].

Сходство позиций Т. Куна и И. Лакатоса определяется рядом общих черт. Среди них есть такие, как утверждение принципиальной теоретической «нагруженности» эмпирических фактов, стремление опереться на историю науки как на эмпирическую основу методологии, смещение центра внимания со структуры научного знания к его развитию, отказ устанавливать жесткие границы между наукой и «не наукой», признание существенной роли социокультурных факторов в процессе замены тех или иных господствующих научных представлений новыми.

При подготовке данного реферата в качестве главных источников использован основополагающий труд Томаса Куна «Структура научных революций» [2], глава о научных революциях в книге видного отечественного философа В.С. Стёпина «Теоретическое знание» [3], а также опубликованная в сети Интернет книга отечественного ученого В.А. Леглера «Научные революции при социализме» [4]. Указанная книга имеет в большей степени социологический, а не философский характер. Тем не менее, в ней весьма подробно и доказательно изложены проблемы смены научных парадигм в советской науке. Рукопись книги В.А. Леглера появилась к 1985 г., а книга всё еще не опубликована. Краткие извлечения из этой книги и ее отдельные положения напечатаны в различных журналах и сборниках [5 — 9].

Ссылки на источники в данном реферате оформлены принятым у химиков способом – цифры в квадратных скобках обозначают источник и страницу. Список источников приведен в конце реферата.

1. Концепция развития научного знания Т.С. Куна

«Нормальная наука», по Т. Куну, – это исследования, прочно опирающиеся на прошлые научные достижения, которые уже признаны определенным научным сообществом «как основа для его дальнейшей практической деятельности» [2, с. 34]. Такие признанные всеми научные достижения, которые в течение определенного времени дают научному сообществу модель постановки проблем и их решений, Т. Кун назвал «парадигмами» [2, с. 17].

Накопление фактов в период зарождения и самого раннего развития какой-либо науки «обычно ограничивается данными <…>, находящимися на поверхности» [2, с. 40-41]. Образуется некоторый фонд фактов, часть из которых доступна наблюдению и простому эксперименту, а другая часть заимствована из уже существующих областей практической деятельности. Такой способ накопления фактов давал весьма путаную картину, что можно видеть на примере энциклопедических работ Плиния и естественных «историй» Фрэнсиса Бэкона. «На ранних стадиях развития любой науки различные исследователи, сталкиваясь с одними и теми же категориями явлений, далеко не всегда одни и те же специфические явления описывают и интерпретируют одинаково». Впоследствии такие расхождения в значительной степени исчезают. Это «обычно вызвано триумфом одной из допарадигмальных школ» [2, с. 42]. «Когда в развитии естественной науки отдельный ученый или группа исследователей впервые создают синтетическую теорию, способную привлечь большинство <…> исследователей, прежние школы постепенно исчезают» [2, с. 44-45]. «Принимаемая в качестве парадигмы теория должна казаться лучшей, чем конкурирующие с ней теории, но она вовсе не обязана (и фактически этого никогда не бывает) объяснять все факты, которые могут встретиться на ее пути» [2, с. 43]. «Парадигмы приобретают свой статус потому, что их использование приводит к успеху скорее, чем применение конкурирующих с ними способов решения некоторых проблем, которые исследовательская группа признает в качестве наиболее остро стоящих» [2, c. 50].

«Нормальная» наука, по Т. Куну, представляет собой совокупность исследований на основе неизменной парадигмы. Она характеризуется кумулятивным развитием, т.е. прибавлением новых знаний к уже имеющимся. Частичного разрушения предшествующих знаний (как при научной революции) в нормальной науке не происходит.

Замечу сразу, что представление о «нормальной» науке философски противоречиво. Даже априори его следует считать неточным и с точки зрения теории систем, так как при изучении даже таких «простых» процессов, как рост организмов, органов и даже клеток, наряду с типами развития, для которых характерна неразделимость роста и формообразования (рост плодов тыквы, листьев некоторых растений), есть типы развития, где рост и формообразования разделены (развитие слизистых грибов) и на первый план выступает противоречивость процессов роста и развития [10]. Динамические закономерности наукометрии [11] свидетельствуют о том, что процессы роста и развития науки ничуть не менее сложны и не менее противоречивы.

Представление о «нормальной» стадии развития какого-либо научного направления сомнительно и с точки зрения к.п.д. этой стадии, так как едва ли стоит спорить, что «важнее» в войне – медленное позиционное «топтание» войск, «окопная война» или «Брусиловский прорыв». Это понятие может быть отнесено (причём «в первом приближении») лишь к небольшим участкам картины, отражающей ход науки. Как пишут науковеды, «наука всегда была современной, она всегда росла взрывным порядком, приобщая к себе все большую часть населения, она всегда была на грани революционной экспансии. Учёные всегда чувствовали себя пловцами в безбрежном море научной литературы, которая в любое время, в любое десятилетие увеличивалась всё тем же темпом» [12, с. 295-296]. Внешне «простой рост науки по экспоненте не может служить основой для объяснения перехода от малой науки к большой» [12, с. 297]. Д. Прайс считает [12, с. 301-308], что «сам этот “нормальный” закон экспоненциального роста <…> представляет в действительности весьма ненормальное положение вещей. В реальном мире не бывает так, чтобы вещи росли и росли до бесконечности. Экспоненциальный рост постепенно приближается к какому-то пределу, процесс замедляется и останавливается, не достигая абсурдных значений. Эта функция, которая более полно отражает реальное поведение тел, также хорошо известна как логистическая кривая, которая дана в нескольких различающихся математических формах. <…> Логистическая кривая ограничена нижним значением, или “полом” (исходным значением параметра, обычно нулем), и верхним значением, или “потолком”, за пределами которого рост не может продолжаться обычным порядком». На полпути между «полом» и «потолком» начинается перегиб, темп роста падает. Такая зависимость отражает рост бобового стебля, объёма продукции технологического сырья (угля, металлов), числа университетов в Европе, километража железнодорожной сети, рост энергии ускорителей (генераторов, циклотронов, синхротронов), рост числа известных химических элементов и т.д. В период «насыщения» логистическая кривая ведет себя по-разному, обычно испытывая резкие колебания. В некоторых случаях эти флуктуации затухают, логарифмически приближаясь к максимуму. Иногда «оборванная кривая повисает в воздухе». Но в ряде случаев (если, например, совершен технологический прорыв и возникли новые методы ускорения), происходит эскалация: «подобно фениксу, из пепла старой логистической кривой возникает новая кривая» [12, с. 305]. Такое несколько раз случалось в процессе роста числа известных химических элементов по мере разработки и появления новых методов (например, в связи с искусственным созданием элементов трансурановой группы), с кривой роста энергии ускорителей в связи с появлением новых методов ускорения. При формальном подходе к таким системным закономерностям, которые (как, например, старение научных и методик и технологических приёмов), наверное, отражают также и диалектические закономерности, можно причислить экспоненциальную фазу развития какой-либо из наук к «нормальному» ее периоду, а реорганизацию науки, резкие флуктуации логистической кривой у точки перегиба – считать «революционной». Однако процесс познания и развития общественного сознания противоречив и, к сожалению, в некоторых условиях и по некоторым направлениям, по-видимому, обратим. Потому-то мы оказались современниками настойчивых попыток реанимации и навязывания реакционных и антинаучных воззрений, вынырнувших из глубин прошлого (из средневековья и первобытного общества) – астрологии, разнообразных верований, колдовства, а также многочисленных и часто невежественных имитаций науки и медицины непрофессионалами (как, например, попытки математика Фоменко «перекроить» отечественную историю, телевизионные опыты Кашпировского над менталитетом россиян, попытки историка Г. «объяснить» этнические процессы «психическими мутациями» и влиянием космических лучей).

Цель «нормальной» науки, по Куну, не требует предсказания новых видов явлений, поскольку явления, которые не соответствуют парадигме, часто вообще не рассматриваются. «Учёные в русле нормальной науки не ставят себе цели создания новых теорий, обычно к тому же они нетерпимы и к созданию таких теорий другими» [2, c. 50-51]. Исследования направлены на разработку тех явлений и теорий, существование которых парадигма заведомо предполагает. Результаты научного исследования, проведенного в рамках парадигмы, обычно расширяют область и повышают точность применения парадигмы [2, c. 64].

Научное сообщество, овладевая парадигмой, получает критерий для выбора проблем, которые могут считаться в принципе разрешимыми в рамках принятой парадигмы. Задачи, вовлекаемые в изучение, сообщество ученых признает научными и (или) заслуживающими внимания. Другие задачи и проблемы отбрасываются как метафизические или относящиеся к компетенции другой дисциплины, иногда всего лишь потому, что научное сообщество не считает их важными. В этом случае парадигма может изолировать научное сообщество от проблем, даже социально важных, «поскольку их нельзя представить в терминах концептуального и инструментального аппарата, предполагаемого парадигмой» [2, c. 65-66]. Вполне возможно, что и здесь участвуют механизмы и элементы моды, конформизма, демагогии, некритического принятия на веру правдоподобных или «авторитетных» «объяснений», концепций и теорий, каковые в советские времена нередко называли «учениями».

И всё же явления, о существовании которых никто не подозревал, открываются одно за другим. Выдвигаются в корне новые теории. Эти события, по мнению Т. Куна, не являются событиями изолированными, а бывают достаточно длительными эпизодами с регулярно повторяющейся структурой [2, c. 84].

Открытие начинается с осознания аномалии, то есть с установления того факта, что «природа каким-то образом нарушила навеянные парадигмой ожидания, направляющие развитие нормальной науки. Это приводит <…> к более или менее расширенному исследованию области аномалии» [2, c. 84]. Такой процесс может подталкивать парадигмальную теорию на приспособление к новым обстоятельствам, чтобы аномалии стали ожидаемыми (каким-то образом объяснёнными). Осознание аномалии является предпосылкой для всех изменений теории [2, c. 100].

Аномалии бывают значительными. Тогда их объяснение в рамках существующей парадигмы сталкивается с серьезными трудностями. В этом случае следует «охарактеризовать затронутые ими области как области как находящиеся в состоянии нарастающего кризиса» [2, c. 101]. Такое положение дел требует пересмотра парадигмы в большом масштабе.

Аномалия не всегда порождает кризис. Она может быть устойчивой и осознанной. В качестве примера Т. Кун приводит расхождения между наблюдаемыми фактами и предсказаниями теории И. Ньютона относительно скорости звука и относительно движения Меркурия [2, c. 117].

Возникновению принципиально новых теорий, как правило, «предшествует период резко выраженной профессиональной неуверенности. Вероятно, такая неуверенность порождается <…> неспособностью нормальной науки решать её головоломки в той мере, в какой она должна это делать. Банкротство существующих правил означает прелюдию к поиску новых» [2, c. 101]. Новая теория предстает как непосредственная реакция на кризис [2, c. 109]. Причём обычно появляется несколько разных теорий, поскольку «на одном и том же наборе данных всегда можно возвести более чем один теоретический конструкт» [2, c. 111].

В период кризиса старой парадигмы проявляется так называемая экстраординарная наука [2, c. 123]. Т. Кун отмечает несколько её особенностей. Некоторые ученые, сталкиваясь с аномалией, вначале пытаются выделить аномалию более точно, определить её структуру. Они ищут новые явления, природа которых не может быть удовлетворительно объяснена в рамках существующей теории. Вследствие этого кризис парадигмы усиливается. Поскольку ни один эксперимент немыслим без существования хоть какой-то теории, в кризисный период учёный старается создать теорию, которая может проложить путь к новой парадигме или может быть безболезненно отброшена. Поиски предположений, включая те, которые будут отброшены, являются эффективным способом для ослабления власти старых традиций над разумом и для создания основы новой традиции [2, c. 125].

Подчас учёные обращаются к философскому анализу как средству раскрытия загадок в их области. Так, «появлению физики Ньютона в XVII веке и теории относительности и квантовой механики в XX веке предшествовали и сопутствовали фундаментальные философские исследования современной им научной традиции. <…> В обоих этих периодах так называемый мысленный эксперимент играл решающую роль в процессе исследования» [2, c. 125].

Учёные, придерживающиеся существующей парадигмы, от нее легко не отказываются. Нередко они более склонны изобретать различные модификации и интерпретации существующих теорий, для того, чтобы устранить явное противоречие [2, c. 113].

Философ В.С. Степин в этой связи пишет, что «дополнительные принципы, вводимые в картину мира для объяснения новых явлений, предстают в качестве постулатов ad hoc (выдвинутых для этого случая А.В.). Постоянное использование таких постулатов при обнаружении новых явлений порождает опасность неупорядоченного умножения исходных принципов теоретического исследования». Однако существует методологический постулат, что «теория не только должна удовлетворять нормативу опытного обоснования, но и в идеале должна быть организована так, чтобы многообразие самых разнородных явлений объяснялось и предсказывалось на основе относительно небольшого числа принципов, схватывающих сущность исследуемой реальности» [3, c. 538-540]. Такая установка на минимизацию фундаментальных теоретических понятий, объясняющих факты, сформулирована в виде принципа простоты. Этот принцип предложен еще в XIII столетии У. Оккамом в виде требования не умножать сущностей сверх меры при объяснении явлений («бритва Оккама»).

Относительно дальнейшего развития научных кризисов Т. Кун говорит, что «все кризисы заканчиваются одним из трёх возможных исходов. Иногда нормальная наука в конце концов доказывает свою способность разрешить проблему, порождающую кризис. <…> В других случаях положения не исправляют даже явно радикально новые подходы. Тогда ученые могут прийти к заключению, что при сложившемся в их области исследования положении вещей решения проблемы не предвидится. Проблема снабжается соответствующим ярлыком и оставляется в стороне в наследство будущему поколению <…> Наконец, возможен случай, <…> когда кризис разрешается с возникновением нового претендента на место парадигмы и последующей борьбы за его принятие» [2, c. 121].

Переход от парадигмы в кризисный период к новой парадигме – это процесс «не кумулятивный, и не такой, который мог бы быть осуществлен посредством более четкой разработки или расширения старой парадигмы. Этот процесс скорее напоминает реконструкцию области на новых основаниях, реконструкцию, которая изменяет некоторые наиболее элементарные теоретические обобщения в данной области, а также многие методы и приложения парадигмы».

Решение ученого отказаться от ранее принятой парадигмы «всегда одновременно есть решение принять другую парадигму» [2, c. 113]. «Почти всегда люди, которые успешно осуществляют фундаментальную разработку новой парадигмы, были либо очень молодыми, либо новичками в той области, парадигму которой они преобразовывали». Очевидно, они мало связаны предшествующей практикой с традиционными правилами нормальной науки. Они могут видеть, что правила больше не пригодны, и начинают подбирать другую систему правил, которая может заменить предшествующую» [2, c. 127-128]. В этом отношении ярким примером является Ганс Селье, создатель всемирно известной теории стресса. В 1936 г. он, движимый «вспышкой неудержимого юношеского энтузиазма по отношению к новой точке зрения» преодолел значительные моральные препятствия, не реагируя на настойчивые призывы коллег старшего поколения «бросить эту бесполезную линию исследований» и не заниматься, по их выражению, «фармакологией грязи». Для повышения когнитивного потенциала нации очень стоит почаще вспоминать его обращение к молодым исследователям: «Мой совет таков: пытайтесь увидеть общие контуры крупных проблем пока у вас светлый, необученный и неискаженный ум» [13, с. 38].

После того, как новая парадигма появляется и приобретает первых сторонников, в научном сообществе начинается борьба между сторонниками старой и новой точек, зрения. Т. Кун неоднократно сравнивает её с политической борьбой в обществе. Один из выводов его книги звучит следующим образом. «Конкуренция между различными группами научного сообщества является единственным историческим процессом, который эффективно приводит к отрицанию некоторой ранее принятой теории или к признанию другой» [2, c. 31].

Типичная последовательность событий в этой борьбе изложена следующим образом. «В самом начале новый претендент на статус парадигмы может иметь очень небольшое число сторонников. <…> Тем не менее, если они достаточно компетентны, они будут улучшать парадигму и изучать ее возможности. <…> По мере развития этого процесса, если парадигме суждено добиться успеха в сражении, число и сила убеждающих аргументов в ее пользу будет возрастать. Многие ученые тогда будут приобщаться к новой вере, а дальнейшее исследование новой парадигмы будет продолжаться. <…> Всё большее число ученых, убедившись в плодотворности новой точки зрения, будут усваивать новый стиль <…> до тех пор, пока, наконец, останется лишь незначительное число приверженцев старого стиля» [2, c. 205-206].

Утверждают, что сопротивление сторонников старой парадигмы полезно, как гарантия того, что научное сообщество не будет слишком легко бросаться из стороны в сторону. Одна из причин сопротивления состоит в том, что в момент своего появления новая парадигма всегда слаба, несовершенна и уязвима для критики. «Следует представить, насколько ограниченной по охвату и по точности может быть иногда парадигма в момент своего появления. <…> Первые варианты большинства новых парадигм являются незрелыми. <…> Когда впервые предлагается новый кандидат в парадигму, то с его помощью редко разрешают более, чем несколько проблем, с которыми он столкнулся, и большинство этих решений все еще далеко от совершенства» [2, c. 202]. Поэтому энтузиасты новой парадигмы должны, оставаясь в меньшинстве, довести ее до конкурентоспособного состояния.

Переход на новую парадигму для её первых сторонников основывается на не очень определенных соображениях, которые Т. Кун называет эстетическими и которые способны принять далеко не все члены сообщества (простота, ясность, привлекательность новой теории). Наконец, они более других склонны к риску, так как переход к новой, непроверенной теории, которая в будущем, возможно, будет отвергнута, – шаг в личном плане весьма рискованный.

Нетрудно сообразить, что обладающие такими этими качествами учёные являются менее, а не более авторитетными для научного сообщества. Однако большинство трудностей связано всё-таки с содержанием новой и старой парадигм, а не с личностью первых защитников.

Смена парадигмы – это всегда не только прибавление знаний, но и разрушение предшествующих знаний. Многие прежние теории, правила и т.п. оказываются ненужными. Это даёт сообществу, хорошо знающему достоинства теорий, сильные психологические предпосылки к сопротивлению.

Новая парадигма, особенно вначале, всегда чем-то хуже (слабее) прежней. Некоторые проблемы, уже решенные наукой, вновь оказываются нерешенными, а предлагаемые решения новых проблем могут выглядеть спорными. Старая парадигма неточно, с натяжками, но всё же как-то объясняет весь круг вопросов, относящихся к данной проблеме. Новая альтернативная гипотеза блестяще решает некоторые ключевые вопросы, однако не в состоянии охватить проблему во всей ее широте. «Обычно противники новой парадигмы могут на законных основаниях утверждать, что даже в кризисной области она мало превосходит соперничающую с ней традиционную парадигму. <…> Если бы новая теория, претендующая на роль парадигмы, выносилась бы в самом начале на суд практичного человека, который оценивал бы её только по способности решать проблемы, то науки переживали бы очень мало крупных революций» [2, c. 203-204].

В период конкурентной борьбы ни одна из двух соперничающих парадигм не может полностью решить все имеющиеся в данной науке проблемы. Поэтому одним из ключевых моментов в дискуссии является выделение наиболее существенных проблем. Сообщество выберет ту парадигму, которая решит проблемы, признанные важнейшими.

Вопрос о выделении ключевых проблем не может быть решен однозначно и логическим путем. Несовпадение списка решаемых проблем – это только одна из сторон явления, которое Т. Кун назвал несовместимостью миров, где существуют старая и новая парадигмы. При переходе от прежней парадигмы к новой, некоторые старые проблемы устраняются, передаются другим наукам или отменяются. Новые проблемы вырастают из прежних – тривиальных или ненаучных. «Традиция нормальной науки, которая возникает после научной революции, не только несовместима, но часто фактически несоизмерима с традицией, существовавшей до нее» [2, c. 143].

Каждый из миров придаёт свой смысл научным терминам, имеет свои связи и отношения между предметами. Оба мира замкнуты, отличаются взаимным непониманием, а коммуникации между ними ограничены. Аргументация в пользу каждой парадигмы идут, в некотором смысле, по логическому кругу. Каждая парадигма более или менее удовлетворяет критериям, определяемым ее сторонниками. «Каждая группа (учёных – А.В.) использует свою собственную парадигму для аргументации в защиту этой же парадигмы. <…> Ни с помощью логики, ни с помощью теории вероятности невозможно переубедить тех, кто отказывается войти в круг. Логические посылки и ценности, общие для двух лагерей при спорах о парадигмах, недостаточно широки для этого» [2]. Это означает, что каждый учёный, принимая лично для себя новую парадигму, должен увидеть мир в ином свете, даже перейти из одного мира в другой, несовместимый с прежним. К тому же Т. Кун, рассматривая психологию такого перехода, показал, что он совершается не постепенно, а только сразу, не по частям, а в полном объеме, внезапным «переключением» сознания в процессе изучения и понимания новой парадигмы.

Итак, главной причиной длительной борьбы в научном сообществе Т. Кун считает взаимное непонимание участников дискуссии. Оно имеет три основных аспекта: 1) отсутствует согласие в перечне решаемых проблем; 2) участники дискуссии не имеют общих точек соприкосновения (находятся как бы в разных мирах); 3) переход от одного мира к другому не может быть постепенным.

Помимо этой главной причины есть ещё несколько обстоятельств, которые могут мешать ученым быстро принимать новую теорию. В спорах о преимуществах парадигм бывает важной ненаучная аргументация – персональная, философская или политическая. Так, например, о гипотезе всемирного тяготения говорилось в своё время как о возврате в средневековье. Спор о парадигмах во многом бывает не обсуждением уже проведенных исследований, а дискуссией о перспективах, направлениях будущих исследований. Это затрудняет возможность строго логичного решения. Учёные, как правило, не знают законов научной революции. Поэтому каждое поколение оказывается застигнутым ей внезапно. После каждой революции учебники переписываются на основе новой парадигмы, а новые поколения ученых не знают о революциях, происшедших в прошлом. Это затрудняет восприятие научных революций в будущем.

Итогом рассуждений Т. Куна является положение, что в борьбе двух парадигм, строго говоря, не может быть правой и неправой стороны. Дискуссия логически не формализуема. «Конкуренция между парадигмами не является видом борьбы, которая может быть разрешена с помощью доводов. <…> Как в политических революциях, так и в выборе парадигмы, нет инстанции более высокой, чем согласие соответствующего сообщества» [2, c. 193].

Массовый переход учёных на сторону новой парадигмы происходит тогда, когда в результате её применения будут достигнуты два очевидные результата. Во-первых, будут успешно решены те осознанные спорные проблемы (аномалии), ради которых появилась эта парадигма. Во-вторых, будут решены или появится перспектива решить большинство проблем, решаемых также и прежней парадигмой. Но даже и в этом случае останутся отдельные учёные или группы учёных, которые так и не перейдут на новые позиции. Многих ученых не переубедить за всю жизнь. Поэтому смена парадигм совпадает со сменой поколений.

Относительно восприятия новых научных теорий непрофессионалами советский ученый В.А. Леглер пишет: «Наше восприятие идеи очень сильно зависит от степени её признанности. Сегодняшнее признание какой-либо теории миллионами людей не должно заслонять того факта, что в свое время её признание или непризнание зависело от крайне ограниченного их числа. <…> Самостоятельно доказать теорию относительности или модель расширяющейся Вселенной могут лишь профессиональные физики, составляющие тысячные доли процента всего населения. Всем остальным приходится верить им на слово» [4, гл. 2].

Таким образом, научная революция обязательно сопровождается борьбой двух парадигм – интеллектуальным процессом, происходящим внутри научного сообщества, плохо формализуемым, неоднозначным, тонким, деликатным и т.д., однако приводящим в итоге к вполне однозначному результату. Двое ученых могут одновременно придерживаться разных точек зрения, но ни об одном из них нельзя сказать, что он ошибается. Оба взгляда научны.

Один из основных выводов книги Т. Куна (дополнение от 1969 г.) звучит следующим образом. «Нет никакого нейтрального алгоритма для выбора теории, нет систематической процедуры принятия решения, правильное применение которой привело бы каждого индивидуума данной группы к одному и тому же решению. В этом смысле скорее сообщество специалистов, а не его индивидуальные члены, даёт эффективное решение. Чтобы понять, почему наука развивается, а в этом нет сомнения, нужно не распутывать детали биографий и особенностей характеров, которые приводят каждого индивидуума к тому или иному частному выбору теории. <…> Следует уяснить способ, посредством которого специфическая система общепринятых ценностей взаимодействует со специфическими опытными данными, признанными сообществом специалистов, с целью обеспечить гарантии, что большинство членов группы будет, в конечном счете, считать решающей какую-либо одну систему аргументов, а не любую другую» [2, c. 256].

Научные революции могут быть большими и малыми, затрагивающими разные по численности сообщества ученых. Каждая крупная наука состоит из множества дисциплин, специальностей, проблем, в каждой из которых возможны свои малые революции. «…Некоторые революции затрагивают только членов узкой профессиональной подгруппы, и для таких подгрупп даже открытие нового и неожиданного явления может быть революционным. <…> Революция… не обязательно должна быть большим изменением или казаться революционным тем, кто находится вне отдельного (замкнутого) сообщества, состоящего, быть может, не более чем из 25 человек» [2].

Это значит, что при ближайшем рассмотрении кумулятивная нормальная наука квантуется на микрореволюции. Дисциплины или же проблемы, слишком мелкой для настоящей научной революции, не существует. Революции могут происходить в прикладных науках, в технике и технологии, в проектировании одной машины, быть связанными с единичными новыми фактами, новыми методами измерений и т.д. Они происходят согласно тем же закономерностям, что и большие революции, но в гораздо более узких сообществах.

Вокруг теории Т. Куна о структуре научных революций развернулась полемика. Так, Карл Поппер в статье «Нормальная наука и опасности, связанные с ней» [14] не согласился с Т. Куном в том, что «в норме» в каждой научной области существует лишь одна преобладающая теория – «парадигма» и что история науки представляет собой последовательное господство теорий, чередующихся с революционными периодами «экстраординарной» науки. К. Поппер указывал, что метод науки в норме (в том числе и в периоды преобладания господствующей догмы) – это метод смелых предположений и критики. Всегда имеется возможность сравнения парадигм, которое отрицается Т. Куном, и проведения критического философского их анализа. Парадигма – это как бы «концептуальный каркас наших теорий, ожиданий, предшествующего опыта и языка». Поппер считал неверным утверждение о том, что разные парадигмы подобны взаимно непереводимым языкам [14, c. 532-534].

2. Философские аспекты научных революций

В динамике научного знания особое значение имеют этапы развития, связанные с перестройкой исследовательских стратегий, задаваемых основаниями науки. В.С. Стёпин отмечает, что «основания науки обеспечивают рост знания до тех пор, пока общие черты системной организации изучаемых объектов учтены в картине мира, а методы освоения этих объектов соответствуют сложившимся идеалам и нормам исследования» [3, c. 533].

По мере своего развития наука может столкнуться с принципиально новыми типами объектов. Их исследование требует иного видения реальности по сравнению с тем, которое предполагает сложившаяся картина мира. «Новые объекты могут потребовать и изменения схемы метода познавательной деятельности, представленной системой идеалов и норм исследования. В этой ситуации рост научного знания предполагает перестройку оснований науки. Последняя может осуществляться в двух разновидностях: а) как революция, связанная с трансформацией специальной картины мира без существенных изменений идеалов и норм исследования; б) как революция, в период которой вместе с картиной мира радикально меняются идеалы и нормы науки и ее философские основания» [3, c. 533]. Парадоксы и проблемные ситуации являются предпосылками научной революции и сигналом того, что наука втянула в сферу своего исследования новый тип процессов, существенные характеристики которых не были отражены в картине мира.

По мнению В.С. Стёпина «новая картина мира не может быть получена из нового эмпирического материала чисто индуктивным путем. Сам этот материал организуется и объясняется в соответствии с некоторыми способами его видения, а этот способ задает картина мира. Поэтому эмпирический материал может лишь обнаружить несоответствие старого видения новой реальности, но сам по себе он еще не указывает, как нужно изменить это видение. Формирование новой картины мира требует особых идей, которые позволяют перегруппировать элементы старых представлений о реальности, отсеять часть из них, включить новые элементы с тем, чтобы разрешить имеющиеся парадоксы, обобщить и объяснить накопленные факты. Такие идеи формируются в сфере философско-методологического анализа познавательных ситуаций науки и играют роль весьма общей эвристики, обеспечивающей интенсивное развитие исследований» [3, c. 542-543].

Выработка методологических принципов, выражающих новые нормы научного познания, представляет собой не одноразовый акт, а довольно сложный процесс, в ходе которого развивается и конкретизируется исходное содержание методологических принципов. Первоначально они могут не выступать в качестве альтернативы традиционному способу исследования. Только по мере развития система этих принципов всё отчетливее предстаёт как оппозиция старому стилю мышления.

В.С. Стёпин считает, что «необходимость критического отношения к принятым в классическом естествознании (XVII-XIX века – А.В.) идеалам и нормам раньше всего была уловлена и начала осмысливаться в философии» [3, c. 557]. Выход в сферу философских средств и применение их в проблемных ситуациях естествознания позволили видоизменить идеалы объяснения и обоснования знаний, утвердить новый метод построения картины мира и связанных с нею фундаментальных научных теорий.

Утверждение в физике новой картины исследуемой реальности (конец XIX-начало XX века) сопровождалось дискуссиями философско-методологического характера. В ходе их осмысливались и обосновывались новые представления о пространстве и времени, новые методы формирования теории. В процессе этого анализа уточнялись и развивались философские предпосылки, которые обеспечивали перестройку классических идеалов и норм исследования существующей тогда электродинамической картины мира. В ходе этого они (философские предпосылки) превращались в философские основания релятивистской физики и во многом способствовали её интеграции в ткань современной культуры.

Таким образом, перестройка оснований науки представляет собой процесс, который начинается задолго до непосредственного преобразования норм исследования и научной картины мира. Это положение В.С. Стёпин формулирует на основании обстоятельного анализа появления теории относительности. В книге [3] он рассмотрел и проанализировал только это явление, т.е. один лишь фрагмент научной революции начала XX века.

В.С. Стёпин указывает также на несколько иной вариант возникновения научных революций. По его мнению, «научные революции возможны не только как результат внутридисциплинарного развития, когда в сферу исследования включаются новые типы объектов, освоение которых требует изменения оснований научной дисциплины. Они возможны также благодаря междисциплинарным взаимодействиям, основанным на “парадигмальных прививках”, т.е. на переносе представлений специальной научной картины мира, идеалов и норм исследования из одной научной дисциплины в другую» [3, с. 578]. Новая картина исследуемой реальности и новые нормы познавательной деятельности, утверждаясь в конкретной науке, могут оказать революционизирующее воздействие на другие науки.

Такой путь научных революций, как отмечает В.С. Стёпин, не описан с достаточной глубиной ни Т. Куном, ни другими западными исследователями философии науки. Между тем он является ключевым для понимания процессов возникновения и развития многих научных дисциплин.

В этом отношении характерным примером является перенос из физики в химию фундаментального принципа, согласно которому процессы преобразования молекул, изучаемые в химии, могут быть представлены как взаимодействия ядер и электронов, в результате чего химические системы можно описать как квантовые системы, характеризующиеся определенной ψ-функцией. Эта идея легла в основу нового направления – квантовой химии. Возникновение её знаменовало революцию в современной химической науке и появление в ней принципиально новых стратегий исследования.

Итак, «общая научная картина мира может быть рассмотрена как такая форма знания, которая регулирует постановку фундаментальных научных проблем и целенаправляет трансляцию представлений и принципов из одной науки в другую. Иначе говоря, она функционирует как глобальная исследовательская программа науки, на основе которой формируются ее более конкретные, дисциплинарные исследовательские программы» [3, с. 610].

«Перестройка оснований исследования означает изменение самой стратегии научного поиска. Однако всякая новая стратегия утверждается не сразу, а в длительной борьбе с прежними установками и традиционными видениями реальности». В.С. Стёпин справедливо отмечает, что «процесс утверждения в науке её новых оснований определен не только предсказанием новых фактов и генерацией конкретных теоретических моделей, но и причинами социокультурного характера. Новые познавательные установки и генерированные ими знания должны быть вписаны в культуру соответствующей исторической эпохи и согласованы с лежащими в её фундаменте ценностями и мировоззренческими структурами» [3, с. 610-611].

«Развитие науки (как, впрочем, и любой другой процесс развития) осуществляется как превращение возможности в действительность. Отнюдь не все возможности реализуются. <…> При прогнозировании таких процессов <…> строят дерево возможностей, учитывают различные варианты и направления развития. Представления о жестко детерминированном развитии науки возникают только при ретроспективном рассмотрении, когда мы анализируем историю, уже зная конечный результат, и восстанавливаем логику движения идей, приводящих к этому результату. Но были возможны и такие направления, которые могли бы реализоваться при других поворотах исторического развития цивилизации, но они оказались “закрытыми” в уже осуществившейся реальной истории науки. В эпоху научных революций, когда осуществляется перестройка оснований науки. Культура как бы отбирает из нескольких потенциально возможных линий будущей истории науки те, которые наилучшим образом соответствуют фундаментальным ценностям и мировоззренческим структурам, доминирующим в данной культуре» [3, с. 619].

Культура, разумеется, не безлика, не является каким-то самостоятельно действующим многоглавым чудовищем. Она делается терпеливым или вдохновенным трудом, усилиями, энергией и прозрениями миллионов творческих людей, а тиражируется, поддерживается и передается следующим поколениям ещё более неисчислимой армией учителей и профессоров, книгоиздателей и музыкантов, архитекторов и сказителей и т.д. Если на «мегауровне» можно искать аналогии между указанными процессами и процессами естественного и искусственного отбора, которые происходят в биосфере (и такие аналогии, объясняемые системной близостью сравниваемых макрособытий могут быть философски и когнитивно плодотворны), то первичную суть многих происходящих в науке событий следует искать не на этом уровне и уровне загадочного «менталитета». Она неотрывна от осознаваемых и бессознательных психических процессов в головах ученых, поэтов, философов, изобретателей и других категорий активных людей, которых стоит свести в одну — категорию творческих личностей. Ускорение общего хода научно-технического развития в целом и динамика исследований по каким-либо конкретным проблемам зависят в основном от порожденных эпохой и наукой в целом проблем, потребностей и новых возможностей. А возможности, направление и интенсивность прорывов в некоторых научных направлениях во многом зависят от количественного соотношения творческих личностей, от их психологической индивидуальности, от сформированных их генами, воспитанием и социальными условиями качеств, таких как, например, независимость мышления, готовность к восприятию новых взглядов и категорий и к сомнению в прежних, даже в своих собственных. Так юноша, – пишет видный американский психолог Джером Брунер [15, с. 50], – «выросший в трущобах и достигший вершин науки, без труда меняет категории, в которых он кодирует физический мир. Однако ему гораздо труднее изменить систему категорий, с помощью которых он кодирует явления окружающего его социального мира».

3. Глобальные научные революции:

от классической к постнеклассической науке

В истории естествознания можно обнаружить четыре периода, когда преобразовывались все компоненты оснований естествознания. Первым периодом была революция XVII века, ознаменовавшая собой становление классического естествознания.

«Через все классическое естествознание начиная с XVII века проходит идея, согласно которой объективность и предметность научного знания достигается только тогда, когда из описания и объяснения исключается всё, что относится к субъекту и процедурам его познавательной деятельности. Эти процедуры принимались как раз навсегда данные и неизменные. Идеалом было построение абсолютно истинной картины природы. Главное внимание уделялось поиску очевидных, наглядных, “вытекающих из опыта” онтологических принципов, на базе которых можно строить теории, объясняющие и предсказывающие опытные факты. В XVII-XVIII столетиях эти идеалы и нормативы исследования сочетались с установками механического понимания природы. Объяснение истолковывалось как поиск механических причин и субстанций — носителей сил, которые детерминируют наблюдаемые явления. В понимание обоснования включалась идея редукции (сведения – А.В.) знания о природе к фундаментальным принципам и представлениям механики.<…> Соответствующие смыслы как раз и выделялись в категориях “вещь”, “процесс”, “часть”, “целое”, “причинность”, “пространство” и “время” и т.д., которые образовали онтологическую составляющую философских оснований естествознания XVII-XVIII веков. Эта категориальная матрица обеспечивала успех механики и предопределяла редукцию к ее представлениям всех других областей естественнонаучного исследования» [3, с. 620-621].

Мы видим реальность через систему понятий и поэтому часто отождествляем понятия с реальностью, абсолютизируем их. Между тем опыт развития науки свидетельствует, что даже наиболее фундаментальные понятия и представления науки никогда не могут быть окончательными.

Ускорившееся развитие науки (после первой промышленной революции) заставило по-новому оценить идеалы и нормы классического естествознания. Четко обозначилась роль гипотезы в теоретическом исследовании, все чаще возникали ситуации, когда различные теоретические объяснения соотносились с одной и той же областью опытных фактов, выявилась недостаточность критериев опытной подтверждаемости и самоочевидности для обоснования постулатов создаваемых теорий» [3, с. 557].

«Радикальные перемены в этой целостной и относительно устойчивой системе оснований естествознания произошли в конце XVIII — первой половине XIX века. Их можно расценить как вторую глобальную научную революцию, определившую переход к новому состоянию естествознания — дисциплинарно организованной науке. В это время механическая картина мира утрачивает статус общенаучной. В биологии, химии и других областях знания формируются специфические картины реальности, нередуцируемые (несводимые – А.В.) к механической. Одновременно происходит дифференциация дисциплинарных идеалов и норм исследования. Например, в биологии и геологии возникают идеалы эволюционного объяснения, в то время как физика продолжает строить свои знания, абстрагируясь от идеи развития. Но и в ней, с разработкой теории поля, начинают постепенно размываться ранее доминировавшие нормы механического объяснения. Все эти изменения затрагивали главным образом слой организации идеалов и норм исследования, выражающий специфику изучаемых объектов. Что же касается общих познавательных установок классической науки, то они еще сохраняются в данный исторический период» [3, с. 621-622].

Третья глобальная научная революция была связана с преобразованием этого стиля и становлением нового, неклассического естествознания. Она охватывает период с конца XIX до середины XX столетия. В эту эпоху происходят революционные перемены в различных областях знания: в физике (открытие делимости атома, становление релятивистской и квантовой теории), в космологии (концепция нестационарной Вселенной), в химии (квантовая химия), в биологии (становление генетики). Возникают кибернетика и теория систем, сыгравшие важнейшую роль в развитии современной научной картины мира.

В процессе всех этих революционных преобразований формировались идеалы и нормы новой, неклассической науки. «Они характеризовались отказом от прямолинейного онтологизма и пониманием относительной истинности теорий и картины природы, выработанной на том или ином этапе развития естествознания. В противовес идеалу единственно истинной теории, “фотографирующей” исследуемые объекты, допускается истинность нескольких отличающихся друг от друга конкретных теоретических описаний одной и той же реальности, поскольку в каждом из них может содержаться момент объективно-истинного знания. Осмысливаются корреляции между онтологическими постулатами науки и характеристиками метода, посредством которого осваивается объект. В связи с этим принимаются такие типы объяснения и описания, которые в явном виде содержат ссылки на средства и операции познавательной деятельности» [3, с. 623].

«Новая система познавательных идеалов и норм обеспечивала значительное расширение поля исследуемых объектов, открывая пути к освоению сложных саморегулирующихся систем. <…> Создавались предпосылки для построения целостной картины природы, в которой прослеживалась иерархическая организованность Вселенной как сложного динамического единства. Картины реальности, вырабатываемые в отдельных науках, на этом этапе еще сохраняли свою самостоятельность, но каждая из них участвовала в формировании представлений, которые затем включались в общенаучную картину мира. Последняя, в свою очередь, рассматривалась не как точный и окончательный портрет природы, а как постоянно уточняемая и развивающаяся система относительно истинного знания о мире» [3, с. 624].

В категории части и целого, причинности, случайности и необходимости, вещи, процесса, состояния и др. включались новые смыслы. «Эта “категориальная сетка” вводила новый образ объекта, который представал как сложная система» [3, с. 625].

В современную эпоху, в последнюю треть нашего столетия мы являемся свидетелями новых радикальных изменений в основаниях науки. Эти изменения можно охарактеризовать как четвертую глобальную научную революцию, в ходе которой рождается новая постнеклассическая наука.

«Наряду с дисциплинарными исследованиями на передний план все более выдвигаются междисциплинарные и проблемно-ориентированные формы исследовательской деятельности <…> Усиливаются процессы взаимодействия принципов и представлений картин реальности, формирующихся в различных науках. Все чаще изменения этих картин протекают не столько под влиянием внутридисциплинарных факторов, сколько путем “парадигмальной прививки” идей, транслируемых из других наук. В этом процессе постепенно стираются жесткие разграничительные линии между картинами реальности, определяющими видение предмета той или иной науки. Они становятся взаимозависимыми и предстают в качестве фрагментов целостной общенаучной картины мира» [3, с. 627].

«Исторически развивающиеся системы представляют собой более сложный тип объекта даже по сравнению с саморегулирующимися системами. <…> В естествознании первыми фундаментальными науками, столкнувшимися с необходимостью учитывать особенности исторически развивающихся систем, были биология, астрономия и науки о Земле. Именно идеи эволюции и историзма становятся основой того синтеза картин реальности, вырабатываемых в фундаментальных науках, которые сплавляют их в целостную картину исторического развития природы и человека и делают лишь относительно самостоятельными фрагментами общенаучной картины мира <…> Историчность системного комплексного объекта и вариабельность его поведения предполагают широкое применение особых способов описания и предсказания его состояний – построение сценариев возможных линий развития системы в точках бифуркации. С идеалом строения теории как аксиоматически-дедуктивной системы все больше конкурируют теоретические описания, основанные на применении метода аппроксимации, теоретические схемы, использующие компьютерные программы, и т.д.» [3, с. 628-630].

«При изучении “человекоразмерных” объектов поиск истины оказывается связанным с определением стратегии и возможных направлений преобразования такого объекта, что непосредственно затрагивает гуманистические ценности. <…> Научное познание начинает рассматриваться в контексте социальных условий его бытия и его социальных последствий как особая часть жизни общества, детерминируемая на каждом этапе своего развития общим состоянием культуры данной исторической эпохи, ее ценностными ориентациями и мировоззренческими установками» [3, с. 631-632].

В.С. Стёпин формулирует следующий вывод. «Три крупных стадии исторического развития науки, каждую из которых открывает глобальная научная революция, можно охарактеризовать как три исторических типа научной рациональности. <…> Появление каждого нового типа рациональности не отбрасывало предшествующего, а только ограничивало сферу его действия, определяя его применимость только к определенным типам проблем и задач. При этом возникновение нового типа рациональности и нового образа науки не следует понимать упрощенно в том смысле, что каждый новый этап приводит к полному исчезновению представлений и методологических установок предшествующего этапа. Напротив, между ними существует преемственность. Неклассическая наука вовсе не уничтожила классическую рациональность, а только ограничила сферу ее действия» [3, с. 632-633, 635]. То есть выделяемые таким образом типы научной рациональности не являются парадигмами в понимании Т. Куна.

Ход научной мысли ХХ столетия, по мнению В.И. Вернадского, «явно и резко отличается от того, что происходило в маленькой области Средиземноморья <…>, куда проникла эллинская культура». Резкое отличие научного движения ХХ в от движения, создавшего эллинскую науку, её научную организацию, заключается, – по мысли В.И. Вернадского, – «во-первых, в его темпе, во-вторых, в площади, им захваченной – оно охватило всю планету, – в глубине затронутых им изменений, в представлениях о научно-доступной реальности, наконец, в мощности изменений наукой планеты и открывшихся при этом проспектах будущего» [16, с. 53].

Начало новой эпохи в науке, которое В.И. Вернадский отнёс к самому концу ХIX столетия, – «к 1895-1897 годам, когда были открыты явления, связанные с атомом, с его бренностью, <…> проявляется колоссальным накоплением новых научных фактов, которые можно приравнять к взрыву по его темпу. Создаются также быстро новые области научного знания, многочисленные новые науки, растёт научный эмпирический материал, систематизируется и учитывается в научном аппарате всё растущее количество фактов, исчисляемых миллионами, если не миллиардами. <…> Научный аппарат из миллиарда миллиардов всё растущих фактов, постепенно и непрерывно (курсив мой – А.В.) охватываемых эмпирическими обобщениями, научными теориями и гипотезами, есть основа и главная сила, главное орудие роста современной научной мысли. Это есть небывалое создание новой науки» [16, с. 54].

В этом нескрываемо восторженном утверждении В.И. Вернадского кроется философское противоречие. Действия законов диалектики никто не отменял. При внимательном анализе «постепенности и непрерывности» роста научной мысли в нём наверняка можно увидеть и различить многократные и разнообразные проявления закономерностей отрицания отрицания, борьбы противоположностей, перехода количественных изменений в качественные.

«Субстрат» для действия таких закономерностей показал сам В.И. Вернадский. «Совершенно неожиданными и новыми основными следствиями новых областей научных фактов являются вскрывшаяся перед нами неоднородность Космоса, всей реальности и ей отвечающая неоднородность нашего познания. Неоднородности реальности отвечает неоднородность научной методики, единиц, эталонов, с которыми наука имеет дело» [16, с. 54]. Учёный выделил три категории реальности: «1) реальность в области жизни человека, природные явления ноосферы и нашей планеты, взятой как целое; 2) микроскопическую реальность атомных явлений, которая захватывает и микроскопическую жизнь, и жизнь организмов, даже посредством приборов не видную вооружённому глазу человека, и 3) реальность космических просторов, в котором солнечная система и даже галаксия теряются, неощутимые в области ноосферического разреза мира. Эта та область, которая отчасти охвачена теорией относительности, выявилась для нас как следствие её создания. <…> Здесь, как и в области атомных наук, вскрываются перед нами научные явления, которые впервые охватываются мыслью человека и принадлежат по существу к другим областям реальности, чем та, в которой идёт человеческая жизнь и создается научный аппарат. Ибо область человеческой культуры и проявления человеческой мысли — вся ноосфера — лежат вне космических просторов, где она теряется как бесконечно малое, и вне области, где царят силы атомов и атомных ядер с миром составляющих их частиц, где она отсутствует как бесконечно большое» [16, с. 54-55].

4. революции в Советской науке

Как говорилось выше, социальные и культурные особенности развития общества оказывают влияние на развитие науки в данном обществе. Поэтому можно думать, что наука в идеологизированном и весьма тоталитарном обществе СССР обладала чертами, не характерными для науки Запада. Советский ученый, геолог В.А. Леглер в книге «Научные революции при социализме» [4] рассмотрел некоторые особенности науки в СССР, в особенности тот механизм, благодаря которому происходит смена парадигм.

Исходным положением В.А. Леглера служит то, что наука не может нормально развиваться и преуспевать без свободы, борьбы мнений и критики.

Автор отмечает, что во все периоды советской истории от 20-х годов до момента написания книги (1985 г.) взаимное непризнание советским и зарубежным научными сообществами научных парадигм другой стороны было распространенным и систематически повторяющимся явлением. Причем советская сторона рано или поздно переходила, как правило, на зарубежные позиции (в естественных науках).

В.А. Леглер вводит понятие «локальной идеологии». «Локальная идеология – это некоторая система взглядов (учение, теория, парадигма), господствующая в какой-либо советской науке и находящаяся в состоянии взаимного отрицания с парадигмой, господствующей в той же науке за рубежом». Такие системы взглядов локальны, то есть имеют хождение только внутри определенного научного сообщества [4, гл. 3]. По типу происхождения локальные идеологии можно подразделять на реликтовые, захватные и навязанные государством. «Типичная реликтовая локальная идеология <…> начинает своё существование как парадигма, общепринятая во всей мировой науке. <…> Затем происходит научная революция, и зарубежные ученые переходят к новой парадигме… Советское научное сообщество отказывается это сделать и сохраняет прежнюю парадигму как некий реликт, пережиток эпохи до научной революции». Классическую картину захватной локальной идеологии можно было наблюдать в ходе дискуссии о генетике. «Внутри научного сообщества формируется энергичная группа, объявляющая принятую до этого парадигму неверной и предлагающая своего кандидата в парадигму, происходит борьба, в ходе которой захватывающая власть группа использует в качестве союзников научную молодёжь, журналистов, партийные и государственные органы и т.д. В конце концов, она побеждает и объявляет свою теорию обязательной для сообщества». Кроме «мичуринской биологии», к этому же типу относятся материалистическая физика и ряд других локальных идеологий, появившихся в 1930-50-е годы [4, гл. 3].

В.А. Леглер выделил следующие существенные свойства локальных идеологий. Это, во-первых, «преобладание негативного содержания над позитивным: локальная идеология нуждается в некоторой исходной позиции, которую она должна отрицать. <…> Положительным содержанием реликтовых идеологий является старая парадигма, т.е. бывшая наука.<…> Захватные идеологии по необходимости сосредотачивают свои интеллектуальные силы на критике противостоящих школ. Они стремятся свергнуть конкурирующую теорию и захватить научное сообщество. <…> В захватной локальной идеологии позитивная часть является ее собственным творением и имеет совершенно иные признаки, чем научная парадигма». Обычно это высказывания лидера и санкционированных им высказываний других лиц. При этом само «содержание, сущность позитивного ядра идеологии, есть вещь в большой степени случайная.<…> Позитивное содержание идеологии может, при наличии гибкого и обладающего фантазией лидера, как угодно меняться или дополняться» [4, гл. 3]. Идеология должна выглядеть как наука, т.е. не повторять одно и то же, а творчески развиваться. Каждый ученый должен добавлять новое. Поскольку при этом опровергать идеологию запрещено, значит, нужно ее подтверждать [4, гл. 4].

Еще одно важное свойство локальных идеологий – тенденция к их сближению с общегосударственной идеологией и через неё – с государством. «Иногда это свойство выражается более явно – в форме прямого тяготения локальной идеологии к государству, иногда менее явно – в форме конвергентного сходства “малых” идеологий с “большими”. В локально-идеологических учениях исчезают или ослабляются специфические признаки научных теорий и появляются или усиливаются специфические признаки идеологических учений» [4, гл. 3].

Ядром локальной идеологии является её отрицающая, полемическая часть. В характере полемики наиболее наглядно проявляется отличие локальной идеологии от научной теории. Научная полемика базируется на взаимном признании её участниками того обстоятельства, что оппоненты тоже стремятся к научной истине, пусть и другим путём. Научная полемика есть совместное выяснение истины, совместная работа. Напротив, «в политических идеологиях, разделяющих людей на группы по какому-либо признаку, полемика есть одна из форм борьбы с иными группами. Она так и называется – идеологическая борьба. Истина уже известна, её следует лишь защищать и распространять».

В естественных науках, особенно — в точных, выявить идеологическую враждебность значительно сложнее, чем в науках гуманитарных. Для этого в советском обществе использовали понятия диалектической марксистско-ленинской философии, служащие «переходным мостиком между естественными науками и идеологией». Укажу две из типовых деталей этого мостика, два понятия: антиисторизм и механицизм.

Понятие «антиисторизм» направлено против метода абстракции, метода построения научных моделей. Оно опирается на философское положение, что ни одно явление нельзя рассматривать вне времени, места, связи с другими явлениями и т.д. Строго следуя этому принципу, ничто нельзя исследовать без учета одновременно всего остального. Поскольку это нереально сделать, позиция антиисторизма позволяет отвергать любое нежелательное исследование.

Термин «механицизм» позволяет бороться с исследованиями, стремящимися понять неизвестное через уже известное, сложное через простое и т.д. Поскольку такие приемы применяются практически во всех исследованиях, то полемический приём, в ходе которого оппонента клеймят за «механицизм», почти универсален. Приведу примеры. «Паулинг (Полинг – А.В.) и его последователи <…> подобно Шредингеру, пытаются сводить закономерности высших форм движения материи – органическую химию и биохимию – к квантовой механике. В этом и состоит исходный порочный пункт “теории резонанса” и ее философских основ, облегчающий ей выполнение реакционной роли в современной науке» [17, с. 562]. «Задача познания жизни <…> для механицизма сводится к наиболее полному объяснению жизни физикой и химией. <…> Для диалектического материализма, напротив, познание жизни заключается в установлении ее качественного различия от других форм материи <…> как особой формы существования материи» [18, стр. 61].

Другой метод научно-идеологической полемики – обвинение адептов противостоящей научной теории и её самой в недостаточной практической направленности, в том, что практические выводы из нее мало полезны, вредны или пессимистичны.

Функционеры локальных идеологий любят утверждать, что противостоящие им научные парадигмы находятся в кризисе, упадке, загнивании и т.п. В научно-идеологической полемике применялись приёмы обращения непосредственно к подсознанию, использования сильных выражений, не сопровождаемые логическими аргументами. Например, такие: «Менделевско-моргановская лженаука – выражение маразма и деградации буржуазной культуры – продемонстрировала свое полное банкротство. На поверку у нее оказалась лишь ложь <…> Стало совершенно ясно, что менделевско-моргановская генетика не имеет права именовать себя наукой» [18, с. 350]. «Развитие науки в капиталистических странах приводит к появлению <…> кучи отбросов, подлежащих отправке в помещение для нечистот <…> К этим отбросам относится и все эйнштейнианство, непримиримо враждебное объективному содержанию физической науки» [17, с. 63, 32]. Некоторые физики 1930-40-х годов (физики-материалисты), не признавали принцип дополнительности Н. Бора и В. Гейзенберга, волновую функцию Э. Шредингера, принцип эквивалентности массы и энергии, статистический характер квантовых законов, по существу игнорируя и отвергая всю квантовую механику [4, гл. 2].

Ещё одно свойство локальных идеологий, которое имеет отношение к полемической части идеологии, и большее – к её позитивной части, — это их «принципиальная неясность, неопределенность, неоднозначность и т.д.». В локальной идеологии воображаемые факты могут считаться реальными (если в этом имеется необходимость), а реальные факты – несуществующими. Так, в своё время некоторыми советскими учеными отвергался факт засоления почв при орошении, неопровержимо устанавливаемый и экспериментом, и простейшим логическим рассуждением [4, гл. 3].

«Тоталитарное общество воспроизводит себя и в научном сообществе, поскольку не может допускать в себе инородных включений» [4, гл. 4]. Государственные (большие) идеологии создают замкнутые, внутренне логичные картины мира, не совпадающие с реально существующие миром. В локальных научных идеологиях происходит точно то же самое, в своих профессиональных областях [4, гл. 3]. «Научно-идеологическая ирреальность и реальный мир различаются не на 100 %, но всегда имеют общие элементы. Создав свой ирреальный мир, локальная идеология становится замкнутой и не поддается влиянию извне. Между научно-идеологическим учением и противостоящей этому учению научной теорией возникает коммуникативная пропасть и полное взаимонепонимание. Оно напоминает взаимонепонимание, существующее между двумя <…> парадигмами (по Т. Куну – А.В.), но является более глубоким. Там речь идет о непонимании, существующем между качественно однородными, а здесь – между качественно разнородными явлениями».

«Одним из фундаментальных понятий человеческой психики является представление о единстве мира, его однородности, об универсальности действующих на всем его протяжении физических и логических законов. Наличие двух биологий, двух историй, двух физик и т.д. противоречит этому представлению. Генетика не может существовать в одной части мира и не существовать в другой. Подлинная реальность одна, и если существуют две отличающиеся друг от друга реальности, значит, одна из них незаконна. Для идеологии всегда существует опасность, что именно она будет признана незаконной. Отсюда вытекает уже известное нам отношение идеологии к оппоненту. Оппонент – это не уважаемый собеседник, с которым можно мирно обсуждать проблемы, а страшный призрак из другой реальности, своим появлением угрожающий самому существованию идеологии. Идеология стремится уничтожить другую реальность, и успокаивается только тогда, «когда ее границы совпадут с границами Вселенной». Отсюда – общеизвестный факт стремления идеологических социальных систем к неограниченной экспансии, даже во вред себе. Так же поступают и идеологии в науке, стремясь захватить максимальное число научных сообществ» [4, гл. 3].

Научно-идеологической ирреальности может угрожать не только оппонент, не только противостоящая научная теория. Сама природа, сама физическая, материальная реальность своим существованием может молчаливо свидетельствовать против нее. Например, «мичуринцами» был издан приказ, предписывающий повсеместно в лабораториях уничтожить мушек-дрозофил – классический объект, на котором генетики проводили свои эксперименты [19, с. 119]. Такой приказ сродни прожекту Козьмы Пруткова «О введении единомыслия в пространном нашем отчестве» и это показывает, что почва для схоластики, «вероучений» (типа лысенковского) и диктатуры в «мениталитете» россиян имелась задолго до октября 1917 г., а складывалась, вероятно, в раннем средневековье. Однако, как отмечает В.А. Леглер, до революции 1917 г. в отечественной науке ничего подобного советским локальным научным идеологиям не существовало. В.А. Леглер связывает это отчасти со спецификой организации советской науки, о чем будет сказано чуть ниже.

Каков же механизм, поддерживающий господство уже возникшей идеологии над научным сообществом? Научные теории опираются на согласованную убежденность ученых, использующих факты и логику. Противостоящие им локальные идеологии поддерживаются иным способом, поскольку факты и логика в распоряжении обоих сообществ одни и те же. Один из таких механизмов – это репрессии по отношению к противникам, административные методы воздействия (отстранение от работы, понижение в должности в научных и учебных учреждениях, отсутствие поощрений). «Изгнание из научного сообщества является высшей мерой наказания, которое ученые в состоянии осуществить сами. Оно оказывается вполне достаточным для нормального функционирования локальной идеологии, поскольку изгнанное лицо <…> не может в дальнейшем как-либо влиять на положение дел в сообществе. <…> Наиболее массовая и в то же время наименее заметная форма насилия заложена непосредственно в структуру сообщества. Она обнаруживается в тысячах обычных процедур, когда, например, научный руководитель дает подчиненному задание или оценивает полученные им результаты. Принуждение здесь не замечается или признается нормальным» [4, гл. 3].

В так называемых мягких локальных научных идеологиях оппоненты могут оставаться внутри сообщества и продолжать влиять на него. Здесь может существовать явление научной оппозиции, которое, играет важную роль в эволюции и крахе локальных идеологий. Локальные научные идеологии, тяготеющие к «идеологическому» полюсу, В.А. Леглер называет жесткими, тяготеющие к «научному» полюсу – мягкими. Граница между ними проходит примерно там, где за несогласие с научно-идеологическим учением начинают увольнять [4, гл. 3].

«Способность советской науки впадать в научно-идеологическое состояние и поддерживать его путем насилия – официально признаваемый факт, имеющий в официальном языке свои эвфемизмы. Локальная идеология называется там монополией одной школы, насилие – администрированием, специфические методы полемики – наклеиванием ярлыков, противостояние с мировой наукой – отставанием от нее и т.д.».

Легкость, с которой наука соскальзывает на путь локальной идеологии, постепенность перехода от науки к идеологии может создать впечатление, что это родственные, близкие интеллектуальные явления, естественно трансформирующиеся друг в друга. В действительности же наука и идеология есть скорее противоположные области человеческого духа. «Идеология как наука в смысле собственно научности есть нонсенс. У нее совсем другие источники и другие цели, нежели познание действительности… Идеология и наука суть взаимоисключающие <…> качественно разнородные явления» [4, гл. 3]. В.А. Леглер отмечает, что чем дальше отстоит каждая конкретная наука от гуманитарно-общественного ядра, тем меньше шанс, что она будет захвачена локальной научной идеологией [4, гл. 4].

В XX в. научные идеологии возникали не только на славянской почве. Так, в национал-социалистической Германии тоже создавались локальные научные идеологии, не уступающие лучшим советским образцам. «В стране Эйнштейна и Планка появляется “арийская” физика! На родине Гумбольдта и Геккеля создают “расовые” науки и говорят о расах!» [20, с. 63]. Так же как и в Советском Союзе, локальные идеологии в науке фашистской Германии возникали непосредственно в среде ученых и не обязательно диктовались государством. Поэтому можно говорить, что «не государственная организация, а государственная идеология заставляет науку превращаться в научную идеологию. <…> “Мостиком” от идеологии к идеологически нейтральным естественным наукам в Советском Союзе, как уже было сказано, служила диалектическая (марксистско-ленинская – А.В.) философия. <…> Дело в том, что наука по определению ограничена, касаясь лишь известной части Вселенной и не имея суждений о неизвестном. Идеология же неограниченна и охватывает Вселенную без остатка. Поэтому «передний край» науки для западного и советского ученого выглядел по-разному. У первого за границей известного лежит неизвестное, а у второго – диалектическая философия» [4, гл. 4].

«Террор власти всегда иррационален, и, как ни печально это признать, никакая мудрость и рассудительность, лояльность или упрямство не могут дать спасения и подсказать эффективные средства выживания» [21, с. 163]. Об этом красноречиво свидетельствуют разные судьбы таких выдающихся людей, как Н.И. Вавилов, С.П. Королев, Н.В. Тимофеев-Ресовский и И.П. Павлов. Судьбы Н. Вавилова и миллионов других талантливых, энергичных людей «вызывают неподдельную скорбь и все вместе – глубокую печаль и недоумение: зачем всё это было? Кому нужно было столь планомерно разрушать, топтать, губить то, что составляет основу основ современной циавилизации – науку и технику, ведь их достижения создают мощную экономику, необходимую обороноспособность государства, обеспечивают сильные позиции страны на мировой арене? <…> Другой мощный тоталитарный режим ХХ столетия – фашистская Германия, нацизм и лично Гитлер – никогда, однако, не позволял себе так запросто резать кур, несущих золотые яйца. Политическая лояльность — вот и все, что требовалось от ученого» [21, с. 160].

Однако, идеологическое вмешательство государства, как отмечает В.А. Леглер, не имеет всеобщего характера и его нельзя считать исключительной причиной появления научных идеологий.

Другой фактор, отличающий советскую науку от мировой и способствующий появлению локальных научных идеологий – это организационная структура советской науки. Ниже указаны специфические черты советского научного сообщества. Это, во-первых, закрытость сообщества. «Если ты <…> специалист, но соответствующей должности не занимаешь, туго тебе придется… Статью захочешь напечатать или на конференции выступить – забор перед тобой… Это три века назад какой-нибудь там шлифовальщик линз Бенедикт Спиноза мог печатать свой опус, не спрашивая согласия штатных “специалистов”» [22, с. 11]

В традиционном случае (на Западе) структура научных сообществ децентрализована, во многом неформальна, основана на личных отношениях. Советская наука вследствие своей организационной структуры – явление несколько необычное (для мировой науки вообще). В СССР структура научного сообщества была весьма иерархична. Место каждого ученого в иерархии однозначно определялось взаимоотношениями руководства и подчиненных. Особенностью советской научной иерархии являлась очень высокая степень ее расслоения, включая материальное расслоение.

«Руководители научного сообщества считают себя наиболее выдающимися учеными, т.е. делающими наиболее выдающиеся открытия. Научная работа высокого ранга, т.е. важное научное открытие или изобретение, сделанное не ими, рассматривается как нарушение сложившегося в обществе статус-кво, как претензия автора открытия на лидерство в сообществе в ущерб его теперешним лидерам <…> Поэтому лидеры научного сообщества, как правило, резко отвергают сделанное кем-то открытие (метод, изобретение)» [4, гл. 4]. Стоило бы провести исследование этологических (поведенческих) механизмов такого неприятия «пророка в своём отечестве», а именно того, в какой мере выработанная архаичным сознанием и сопряженная с ним социальная система (например, жёсткие рамки архаичной морали и правил поведения, исключающих какие-либо новации), а также этологические механизмы зависти, господства и подчинения «работают» в науке разных стран. Страх перед новацией, как пишет исследователь родо-племенных и ранне-классовых обществ Тропической Африки В.Б. Иорданский [23, с. 94], «был одной из самых больших слабостей архаичного общественного сознания», но, тем не менее, им были буквально насыщены эти цивилизации. Средневековая форма символического отношения к миру – христианский неоплатонизм – «не порождена христианством, а является разновидностью архаического, «первобытного» сознания, которое встречается у самых различных народов на стадии доклассового и раннеклассового общества» [24, c. 268]. «Не оригинальность, не отличие от других, но, напротив, максимальное деятельное включение в социальную группу, корпорацию, в богоустановленный порядок – ordo, – такова общественная доблесть, требовавшаяся от индивида. <…> Поэтому в подавлении индивидуальной воли и мнения в средние века не видели нарушения прав и достолинства человека. Публичное высказывание мнений, противоречивших установленной вере, было ересью» [24, c. 273].

«Научное сообщество обычно в целом думает правильно, но каждый конкретный ученый всегда в чем-то ошибается. Иерархическая организация, дающая возможность немногим ученым навязать свое мнение остальным, распространяет индивидуальную ошибку на все сообщество» [4, гл. 7].

Можно проследить, какую форму принимает в организованной науке классическая научная революция (по Т. Куну) и ее отдельные компоненты.

Научная революция начинается с аномалий. Но «для руководителей научного сообщества признать их наличие означает примерно то же, что для министра – признать плохую работу своей отрасли. Аномалии означают недостатки в господствующей научной парадигме, т.е. на языке иерархической организации это значит, что сообществом плохо руководят. Следующий этап революции – сосредоточение сил и внимания сообщества на аномальных областях, появление специалистов по аномалиям. С точки зрения лидеров сообщества такое поведение близко к безумию, поскольку означает целенаправленный подрыв собственного положения. Не может быть признан и реально не признается кризис парадигмы. Утверждение, что господствующая парадигма находится в кризисе, в централизованном научном сообществе эквивалентно утверждению, что его руководители не справились со своими обязанностями. Поэтому пока контроль руководителей над сообществом эффективен, они не допустят такого утверждения» [4, гл. 4].

«Разработка новой парадигмы есть исследование высшего ранга, значит, ее автор претендует на высшее положение в иерархии. Кто он по Т. Куну? Молодой или новый в данной области специалист, склонный к профессиональному риску и к эстетическому восприятию мира. Нет сомнения, что в организованном по-военному иерархическом научном сообществе такой ученый обладает весом и влиянием близкими к нулевым. Исход “дискуссии” между парадигмами совершенно очевиден; с одной стороны – вся мощь научного сообщества, умноженная на сильнейший мотив реакции на угрозу, с другой – не имеющий влияния индивид, мотивируемый, по Т. Куну, “чем-то личным, неопределенным, эстетическим”. Идея новой парадигмы будет стерта в порошок сразу же, как только будет замечена и признана представляющей опасность. Это борьба не равных, а несоизмеримых сил. С одной стороны хрупкое куновское “равновесие между аргументом и контраргументом”, с другой – мощный, не останавливающийся ни перед чем механизм реакции на угрозу» [4, гл. 4].

По Т. Куну, решение научного сообщества есть высший судья, и права та парадигма, которая победила. Поэтому, как пишет В.А. Леглер, обвинять лидеров советского научного сообщества не в чем – они правы, потому что побеждали.

То есть «научная революция классического куновского типа, признанная главным процессом развития науки, в организованной науке как в изолированной системе невозможна. <…> Это подтверждается отсутствием научных революций, совершенных в основном советскими учеными. <…> К такому же выводу можно прийти, опираясь на положение Т. Куна о конкуренции в научном сообществе как единственное исторически эффективном способе смены парадигмы… Однако этот вывод во многом относится к воображаемой ситуации, поскольку советская наука не полностью изолирована от мировой» [4, гл. 4].

Многие локальные научные идеологии в СССР к середине 1980-х годов исчезли. Это происходило внезапно или постепенно, после периода нисходящего развития. Значит, что-то способно прекращать их существование. В.А. Леглер рассмотрел, как это происходит.

Процесс развития локальной научной идеологии может сопровождаться непредвиденными явлениями, ослабляющими и иногда разрушающими ее позиции [4, гл. 5]. Во-первых, «мировая наука продолжает развиваться и уходит вперед, она становится классикой, входит в учебники, делается понятной для неспециалистов, начинает использоваться на практике, создает экономически выгодные промышленные установки. Это устраняет неоднозначность в сравнении двух парадигм. Преимущества парадигмы мировой науки становятся очевидными». Во-вторых, сама локальная научная идеология может давать практические методы и рекомендации, которые оказываются бесполезными или вредными. В-третьих, «внутренний импульс локальных научных идеологий к восходящему развитию делает научно-идеологическую ирреальность все более радикальной. Начинают отрицаться факты, с которыми неизбежно сталкивается каждый специалист… или изобретаться псевдофакты, ложность которых тоже легко проверяема». Однако, в отличие от науки, локальная научная идеология никогда не признает наличия кризиса. Она поступит как идеология, т.е. мобилизует все силы на борьбу с внешним и внутренним врагом [4, гл. 5].

Как уже было сказано, члены научно-идеологического сообщества, открыто согласные с мировой научной парадигмой, а не с противостоящей ей локальной научной идеологией образуют так называемую научную оппозицию. Роль научной оппозиции в эволюции локальных научных идеологий весьма существенна. «Ее участники первыми усваивают мировую научную парадигму и предлагают ее советским коллегам. Они защищают ее, распространяют, популяризируют, участвуют в ее дальнейшей разработке, применяют к отечественным проблемам, в том числе и к практическим. Они служат полномочными представителями новой парадигмы в советской науке». В ответ на действия научной оппозиции локальная научная идеология лишь укрепляется и ужесточается в сообществе. Все усилия оппозиции блокируются, а сама она оказывается в изоляции внутри сообщества

Борьба научной оппозиции за свои взгляды обычными методами является неэффективной, поэтому она применяет метод борьбы, который В.А. Леглер назвал «принципом обхода». Данный принцип состоит в следующем: «когда локальная идеология блокирует развитие новой парадигмы внутри научного сообщества, борьба за нее переносится в более широкую систему, в которую сообщество входит как составная часть. Локальная научная идеология берется в обход. Такой более широкой системой могут оказаться смежные науки или Академия наук в целом». Также обход локальной идеологии может быть совершен с помощью широкой прессы или партийно-государственного аппарата (то есть вненаучных кругов).

«Государство рассматривает науку как “производительную силу”, ожидая от нее экономических, военных или пропагандистских результатов. Оно может трезво сравнивать практические обещания локальной научной идеологии и научной оппозиции и принять сторону того, кто представляется более полезным. Так, если атомную бомбу можно получить только вместе с идеалистическим эйнштейнианством, государство согласно на это. Генетики продемонстрировали гибридную кукурузу, защиту от наследственных болезней, и это перевесило все фразы о менделизме-морганизме и соответствии биологов-мичуринцев социализму» [4, гл. 5].

Получив перевес во внешней системе, научная оппозиция может, наконец, перевести сообщество на новую парадигму, т.е. завершить научную революцию.

Таким образом, научная революция в советской науке происходит по следующей схеме. Сначала за рубежом появляется и утверждается новая парадигма. Советские ученые борются с ней и для этого создают локальную научную идеологию. Среди них возникает научная оппозиция, действующая как представитель мировой науки. Не добившись цели внутри сообщества, она применяет принцип обхода и выигрывает дискуссию за пределами профессионального круга. Под давлением или угрозой давления сверху ученые оставляют научную идеологию и воссоединяются с мировой наукой [4, гл. 5].

В классической научной революции (в понимании Т. Куна) борьба между парадигмами идет внутри научного сообщества как соперничество между отдельными учеными и группами ученых. Революция происходит внутри сообщества и никого другого не касается. Советские научные революции принципиально отличались от «классических». В них действовали силы, несопоставимо более мощные. За старую парадигму держалось почти все советское научное сообщество, вооруженное локальной научной идеологией, новую парадигму отстаивала вся мировая наука, советская научная оппозиция, и часто внешние силы (государство, пресса).

Получается, что необходимым условием существования науки организованного типа является существование мировой (зарубежной) науки. «Без этого условия организованная наука со временем упрется в локально-идеологические тупики. Наука сохранится как совокупность лиц, обладающих научными степенями, но не как инструмент, позволяющий добывать новые знания» [4, гл. 5].

Однако, крупные научные революции случаются весьма редко – в одной науке раз в несколько десятилетий или реже. Большинство научных исследований в промежутках между революциями относится к «нормальной» науке.

В связи с суждениями Т. Куна о процессе развития нормальной науки и микрореволюциях и представлениями В.А. Леглера о локальных идеологиях можно думать, что советская нормальная наука должна сопровождаться появлением множества локальных микроидеологий, создаваемых микросообществами узких специалистов. Они, как пишет В.А. Леглер, действительно появлялись. Что произойдёт с ними в постсоветский период, покажет время.

В.А. Леглер подробно анализирует пример реликтовой локальной микроидеологии и микрореволюции в геологии (борьбу гипотез образования флиша – слоистех донных отложений) [4, гл. 6]. На этом примере ясно видны все черты больших научных революций: кризис исходной парадигмы, появление и победа за рубежом новой парадигмы, ответная локальная идеология в советском микросообществе, ее восходящее развитие, научная оппозиция, обход микросообщества, победа новой парадигмы в СССР. Революция произошла в узкой области, на фоне нормального (в куновском смысле) развития геологии в целом.

Микроидеологии, по мнению В.А. Леглера, не играют такой фатальной роли, как крупные локальные идеологии. Но и здесь существование зарубежной науки остается, в большинстве случаев, необходимым условием. «Специалисты из смежных областей могут взять микроидеологию в обход только при наличии зарубежного образца. К тому же, резкой границы между крупными и мелкими проблемами, сообществами, революциями и идеологиями нет» [4, гл. 6].

Еще одна особенность советской науки, благоприятствующая локальным идеологиям – это секретность. Согласно одному из определений, наука – это установление связей между разнородными явлениями. Из этого следует, что эффективность науки прямо пропорциональна интенсивности и свободе перемещения информации. Идеал науки – ничем не ограниченная информация, доступная всем максимально быстро. Цели секретности прямо противоположны, ее идеал – нулевое перемещение нулевой информации. Поэтому математик П. Винер утверждал, что развитие одновременно науки и секретности невозможно. Научно-иерархическое сообщество отгораживается от внешних сил не только иерархическим и квалификационным барьером, но и колючей проволокой секретности. Биолог Ж.А. Медведев писал об этом: «Любая серьезная научная проблема стала интернациональной и совместно разрабатывается учеными разных стран, внимательно следящими друг за другом…» [цит. по 4, гл. 6].

Также способствовала локальным научным идеологиям такая черта советской науки как административная регламентация. В Советском Союзе наука, как и все остальное, подлежала планированию. Однако, если считать целью науки открытия, т.е. события, по определению неожиданные и непредсказуемые, то планировать ее абсурдно [4, гл. 6]. «Существующая сегодня система планирования науки не всегда способствует появлению оригинальных первооткрывательских работ…, не стимулирует прорыва вперед… Ставить тему, планируя неизвестный и часто совершенно непредсказуемый результат, мало кто отважится. Ведь за невыполнение планов по головке не гладят… При таком положении первооткрывательские работы нередко появляются случайно, являясь побочным продуктом рутинной научной деятельности» [25, с. 13].

«Кумулятивная нормальная наука напоминает сборку некоего здания из блоков, изготавливаемых и монтируемых по определенному плану. Это здание в каждой науке строится совместными усилиями ученых всех стран. Каждая его деталь, т.е. частное исследование, опирается на предшествующие, и служит опорой для последующих. Цель истинного ученого состоит в том, чтобы внести как можно больший вклад в эту постройку. Здесь сотрудничество ученых сочетается с конкуренцией – одновременно многие понимают логику строительства, и тот, кто первым изготовит необходимый сегодня блок, останется в числе авторов здания. Продублировать исследования и доставить нужную деталь с опозданием означает не сделать практически ничего. Наука даже еще более сурова, чем спорт. В ней нет серебра и бронзы, и чтобы остаться в ее истории, нужно хоть однажды быть первым» [4, гл. 6].

Однако, научные результаты обладают одним свойством – они чрезвычайно легко заимствуются. Они понятны, доступны, легко усваиваемы и хорошо транспортируемы. Например, «плоды 300-летнего развития европейской науки в XX веке были легко усвоены многими странами, где о науке до того и не слышали. <…> Поэтому страна, отстающая в научном соревновании, может в любое время прервать свою устаревшую традицию и одним броском усвоить чужие достижения».

Еще одно отличие советской науки от науки мировой – это разница между традиционными представлениями о цели науки и формулировкой цели науки в Советском Союзе. Согласно традиционной западной точке зрения, целью науки является познание истины [4, гл. 7]. Совершенно иначе формулировались цели советской науки. Её провозглашали средством, позволяющим достичь некоторых более важных целей. «Наука как непосредственная производительная сила – система знаний о законах развития природы и общества, ставшая важнейшим фактором роста производительных сил социалистического общества и совершенствования общественных отношений. Превращение науки в непосредственную производительную силу обусловлено как потребностями современного производства, так и выдающимися достижениями самой науки» [26, с. 133].

Между тем, изменение объявленной цели науки может иметь последствия. Например, те самые практические результаты, ради которых мы изменили цель, могут неожиданно снизиться. «Беззаботные поиски истины могут оказаться практически результативнее». Почему так происходит – частично объяснил Т. Кун, отметив, что наука эффективна вследствие умения ученых постоянно отбирать проблемы, разрешимые на сегодняшнем уровне, и поэтому «чрезмерная заинтересованность в прикладных проблемах безотносительно к их связи с существующими знаниями и техникой может так легко задержать научное развитие» [цит. по 4, гл. 6].

Т. Кун отмечает, что современная наука, начавшаяся в XVII веке, есть уникальное явление в человеческой истории. «Каждая цивилизация, о которой сохранились документальные сведения, обладала техникой, искусством, религией, политической системой и так далее. <…> Но только цивилизация, которая берет свое начало в культуре древних эллинов, обладает наукой, действительно вышедшей из зачаточного состояния. Весь основной объём научного знания является результатом работы европейских ученых в последние четыре века. Ни в одном другом месте, ни в одно другое время не были основаны специальные сообщества, которые были бы так продуктивны в научном отношении» [2, с. 216]. Может быть, это связано как раз с тем, что европейцы создали цивилизацию, лишённую жёсткой и однозначной иерархии? Европейская цивилизация опирается на христианство, впервые в истории провозгласившее уважение к личности как таковой, а не к занимаемому ею социальному месту. Она позволяет индивиду совершать не только правильные и полезные поступки, но и, до определенного предела, вредные, и просто творить глупости, чудачества.

Автор книги [27] приводит множество имен дилетантов и неспециалистов, совершивших выдающиеся открытия в науке, и пишет: «Этот список бесконечен. Если убрать этих людей и их творения из истории науки, ее здание обрушится. И, тем не менее, каждого из них преследовали насмешки и издевательства» [27, с. 64]. Однако каждому из них удалось реализоваться и внести свой вклад в науку. Вот что значит отсутствие настоящего контроля общества над индивидом.

Великолепный пример этого — научный подвиг Луи Пастера. Эпидемия в шелководческих районах Франции потребовала от него, химика и кристаллографа, высокой жертвы – покинуть лабораторию и, выручив шелководство, пивоварение и виноделие страны, заложить основы микробиологии, иммунизации от сибирской язвы и бешенства. «Трудно представить себе эту враждебность и ту силу воли, которой должен был обладать Пастер, чтобы преодолеть её и восторжествовать над всеми препятствиями, беспрестанно воздвигаемыми на его пути представителями то медицины, то ветеринарии» [28, c. 238].

В.А. Леглер в предисловии (2004 г.) к своей книге «Научные революции при социализме» отметил, что «советское общество в целом разрушено, но от него сохранились крупные обломки, реликты. Система Академии Наук с ее институтами является одним из таких реликтов». Советская наука, как социальная система, сумела пережить советскую власть и в значительной мере сохраниться. Поэтому немало из того, что описал в своей книге В.А. Леглер, сохранило свою актуальность. Знание о феноменах, выделенных В.А. Леглером, таких как «локальные идеологии», «научная оппозиция», «принцип обхода» и прочие может в определенной степени способствовать пониманию природы научной деятельности. Некоторые локальные идеологии, по словам В.А. Леглера, сумели приспособиться к рыночной экономике и в настоящее время процветают даже более успешно, чем в советское время.

Заключение

Итак, концепция Т. Куна о структуре научных революций является интересной и небесполезной схемой (моделью) того, каким образом и благодаря чему идёт замена научных теорий и систем взглядов (парадигм) новыми, радикально меняющими взгляд на мир теориями или способами научного мышления. Разумеется, и сама концепция Т. Куна обречена пройти этот путь парадигм и уступить более совершенным концепциям о механизмах развития науки. Как большинство других, правильно сформулированных концепций и гипотез, она поддается и должна быть подвергнута процедуре фальсификации (по терминологии К. Поппера) [1, с. 3-4; 29, с. 304-305], т.е. проверена на прочность. Можно считать, что проверка концепции Т. Куна началась уже с момента ее опубликования.

Согласно «Современному словарю иностранных слов» (1992), революция – это коренной переворот, глубокое качественное изменение в развитии явлений природы, общества или познания, а научно-техническая революция – коренное преобразование производительных сил на основе превращения науки в ведущий фактор развития общества, в непосредственную производительную силу. Между тем далеко не каждая смена парадигм, овладевающих умами даже после вымирания сторонников прежних концепций, догм, «учений» и мировоззренческих конструкций, соответствует революционным изменениям в науке. Некоторые из теорий, старея, уходят в прошлое (причем, некоторые – не навсегда) без каких-либо революционных, психологически трудных или катастрофических перемен в поступательном ходе науки и в менталитете научного социума. Подобное, например, происходит в наше время с «синтетической теорией эволюции» (СТЭ). Она возникла в домолекулярную эпоху развития биологии. Уже после её становления открыли двойную спираль ДНК, пришло понимание информационной роли нуклеиновых кислот, расшифрован генетический код ряда видов животных, растений и микробов, изучен механизм биосинтеза белка, возникла ультраструктурная цитология, была открыта вырожденность генетического кода, обнаружена внеядерная ДНК, открыто сходство её с ДНК прокариот, открыты молчащие и «прыгающие» гены и потерпела крах «центральная догма молекулярной биологии» (схема ДНК → РНК → белок). Это далеко не полный перечень ярких открытий в области молекулярной биологии, молекулярной генетики и цитологии, сделанных после становления СТЭ. Казалось бы, что при этом не только произошла множественная смена «парадигм» (таких как «центральная догма молекулярной биологии»), но созрели и все признаки революционной ситуации. М.Г. Чепиков писал о революционизирующем значении и эвристической силе молекулярной биологии, которые, по его мнению, кроются прежде всего в самом предмете исследования и в познавательных возможностях «комплекса синтетических биологических наук» (молекулярной и квантовой биологии, юиофизики, биохимии, бионики, биокибернетики и др.), обусловивших, по мнению М. Чепикова, «новый способ биологического мышления, выразившийся в изменении его стиля и характера, а также содержания» [30, c. 86, 96-97]. Но, как бы то ни было, не спроста выдающийся зоолог России недавнего прошлого Н.Н. Воронцов, перечислив ряд вышеуказанных открытий, задавался вопросами: «Имеют ли эти открытия к теории эволюции? Дают ли они основания для полного или частичного пересмотра основных постулатов СТЭ? Эти вопросы, вокруг которых на рубеже 70-90-х гг. нашего века ломались и ломаются копья» [31, c. 299]. К весьма неутешительному выводу об отсутствии «революции» в систематике живых существ, которая могла бы произойти благодаря успехам в молекулярной биологии, пришел видный специалист по геносистематике А.С. Антонов [32]. Филогенетические деревья, построенные классическими методами и на основании молекулярных данных имеют существенные различия. А. Антонов цитирует мысль выдающегося эволюциониста Дж. Симсона, высказанную еще сорок лет назад: «Я подозреваю, что <…> интерпретировать сходства и различия в ДНК будет так же сложно, как и в их (организмов) анатомическом строении». С некоторым оптимизмом глядя в будущее, А. Антонов привёл цитату из книги выдающегося отечественного палеоботаника С.В. Мейена: «С какого-то момента начинаешь понимать, что наши нынешние взгляды – не вершина научной мысли, а преходящий этап, что пройдут годы, и самые прочные убеждения могут подвергнуться сомнению, будут отброшены и забыты. И чем сложнее проблема, тем меньше шансов у господствующих взглядов удержаться надолго и тем более навсегда» [32, c. 756].

Если экстраполировать эту мысль в будущее, то по мере усложнения научных проблем вследствие удлинения линии фронта, на котором человечество соприкасается с неведомым, стоит ожидать все большей и большей частоты смены «господствующих взглядов» и, может быть, все большего и большего релятивизма и понимания взаимодополнительности разных взглядов. Схема, созданная Т. Куном, тем не менее, может иметь некоторое эпистемологическое значение. Однако её прогностическая ценность мало проверена. Эта схема «анизотропна». В действительности же бывает, что некоторые направления общественной и даже научной мысли идут как бы по спирали. Например, сейчас в биологической систематике совершаются успешные попытки реабилитации «типологической концепции вида», в 1950-1960-х гг. энергично вытесняемой и ругаемой приверженцами «биологической концепции» (например Э. Майром, 1968). Подобно целеканту или латимерии не умерла, сохранилась до наших дней и успешно развивается рядом российских биологов концепция «архетипа», предложенная еще Филоном Александрийским. В связи с крахом «центральной догмы молекулярной биологии» идет оживление казалось бы канувших в прошлое и заклейменных как «ламаркизм» концепций о влиянии среды на наследственный аппарат клетки. Несмотря на плюрализм, характерный для современных наук [33, c. 262] и, скорее всего, благодаря ему, происходит безболезненный переход от организмической концепции формирования фитоценозов к стохастическим [33, 34].

Бывает, что надежды и прогнозы приверженцев новой парадигмы оказываются преждевременными. Биолог В.А. Красилов в книге «Нерешенные проблемы эволюции» (1986) писал следующее: «Серия научных революций (от Коперника до Дарвина) шаг за шагом разрушала мифические представления о месте человека в системе мироздания и смысле жизни. Сейчас мы переживаем очередную революцию – экологическую. Человеку придется расстаться со своими амбициями в отношении безраздельного господства над остальной биосферой. Новое мироощущение выражают идеи биофилии, “глубокой экологии”, биосферизма, параллели которым можно найти в некоторых философских системах Дальнего Востока. Состояние биосферы таково, что любовь ко всему живому превращается в насущную необходимость» [35, c. 126]. (Оставим в стороне вопрос о необходимости и возможности искренней любви к, например, возбудителям многочисленных заболеваний и т.п.). Не сопровождаясь какими-либо революционными изменениями в сознании людей, в том числе соотечественников-россиян, начинается крах концепции о ноосфере В.И. Вернадского. Так, биолог В.И. Назаров пишет: «Поистине шоковыми для образованного читателя могут оказаться описания В.И. Вернадским тех деструктивных воздействий человека на биосферу, в которых он усматривает главные показатели (!) её “перехода” в ноосферу. С явным воодушевлением он говорит, как резко меняется вся фауна и флора, как “уничтожается огромное число видов”, “быстро исчезают прежние обитатели суши”, “число исчезнувших или ставших редкими диких животных все увеличивается”. <…> Не меньший энтузиазм вызывает у Вернадского тот факт, что “культурные земли сейчас покрывают всю поверхность суши, и остатки так называемой дикой девственной природы отходят на второй план”» [37, c. 4].

Во времена Вернадского все эти перемены только начинались. «Через 30-40 лет после его смерти они выросли до масштабов глобального экологического кризиса, угрожающего существованию человечества. Теперь уже всем понятно, что к такому плачевному состоянию наше природное окружение привело стихийное и безудержное расширение техносферы (или искусственной среды) за счет биосферы. <…> техносфера не исчерпывает собой содержания ноосферы. В последней доминирует духовная составляющая – разум и наука, но техносфера есть их материальный продукт, а он-то и губит биосферу. Поэтому трудно оспаривать, что разрушение нашей естественной среды обитания и есть ноосферная реальность, и учение о ноосфере несёт за это прямую ответственность» [37]. В.И. Назаров, убедительно показал, что «идея «превращения» биосферы в носферу как минимум предполагает разумный контроль и управление биосферой». Однако к человек к этому пока не способен. К разряду разумно контролируемых никак нельзя отнести большинство из каждодневно осуществляемых мероприятий – вырубку лесов, осушение болот, создание водохранилищ, добычу полезных ископаемых, отчуждение земель под строительство, массовое применение пестицидов и т.д. Еще при жизни Вернадского было открыто правило Р. Линдемана: нельзя без риска разрушить экосистему изымать с любого уровня трофической пирамиды более 10 % вещества в сухом весе, причем человечество вместе с крупными животными может без ущерба изымать лишь 1 % первичной продукции растений. Люди же одни — без животных — потребляют и попутно разрушают в 40 раз больше. Это обрекает их вместе с дикими животными и потенциальными «научными революциями» на… исчезновение, если люди не примут мер к самоограничению. «Необходимо немедленно и навсегда отказаться от вредной идеи господства над биосферой, упрввления и контроля её деятельности, преобразования её во что бы то ни было» [37, c. 7]. Наиболее авторитетные специалисты наших дней, посвятившие свою жизнь сохранению природы (Лосев, 2001; Урсул, 1993; Моисеев, 1999, цитирую по [37]) на основе эколого-математических расчетов показали, что ради выживания человечества и выхода его на траекторию устойчивого развития необходимо сократить используемую для хозяйственной деятельности площадь суши почти вдвое, восстановить на ней естественные экосистемы, прекратить освоение новых территорий и предоставить Природе 2/3 поверхности суши.

Если человечество сможет преодолеть кризис и выйти из тупика, в который его загнали инстинкты, неразумие, мораль прошлых веков, техносфера и безудержная психология потребительского общества, у него будет перспектива дождаться новых витков разума и крупнейших научных революций, не ориентированных исключительно на экстенсивное развитие техносферы.

На каком поле будут разыграны эти научные революции будущего, почти невозможно предугадать, так же как с научных или философских позиций нельзя было предугадать недавнее открытие астрофизиками «темной материи», составляющей значительную часть массы Вселенной. Дело ещё в том, что, как отметил В.И. Вернадский, «основное представление, на котором построена спекулятивная философия, абсолютная непреложность разума и реальная его неизменность, не отвечают действительности. Мы столкнулись реально в научной работе с несовершенством и сложностью научного аппарата Homo sapiens. Мы могли бы это предвидеть из эмпирического обобщения из эволюционного процесса. Homo sapiens не есть завершение создания, он не является обладателем совершенного мыслительного аппарата. Он служит промежуточным звеном в длинной цепи существ, которые имели прошлое и, несомненно, будут иметь будущее. И если его предки имели менее совершенный мыслительный аппарат, то его потомки будут иметь более совершенный, чем он имеет. В тех затруднениях понимания реальности, которые мы переживаем, мы имеем дело не с кризисом науки, как думают некоторые, а с медленно и с затруднениями идущим улучшением научной основной методики. Идет огромная в этом направлении работа, ранее небывалая» [16, c. 55].

Ускорению познания и прорывам научной мысли в новые области изучаемой действительности может помочь осознание (а потом — избавление от них) шор, надетых на разум современного мыслящего человека его эволюцией и социальной историей. К примеру, биологи выдвинули немало «бинарных» альтернативных концепций, как то два пути или этапа приспособления мелких млекопитающих («морфофизиологический» и «тканевый») к условиям Субарктики (С.С. Шварц, 1963) и гор (В.Н. Большаков, 1972); «максимизация» или «минимизация» функций у животных, населяющих север и аридные зоны (А.Д. Слоним, 1971), концепция «r-» и «K»-стратегов (Пианка, 1980), «правило двух уровней адаптации» (Шилов, 1997), концепция об ароморфозах и идиоадаптациях в эволюции (А.Н.Северцов, 1967) и много других. Есть примеры триад, например, трёх основных типов эколого-ценотических стратегий (виолентов, эксплерентов и патиентов) в концепции Л. Раменского — Грайма, в чём-то напоминающие триаду Гегеля и «божественную» триаду христиан (Отец, Сын и Дух). Можно думать, что в основе биполярного понимания мира лежит действие механизмов психики, сформировавшихся еще во времена дивергенции (расхождения) неантропов от палеантропами [38], во времена борьбы с другими видами человекообразных (неандертальцами, гигантопитеками) и побуждающего нас не только к амбивалентности всяких нормальных человеческих чувств («мне грустно и смешно»), но и к отрицательной эмоциональной окраске «чужого», к ксенофобии, к неприятию и осуждению разных проявлений чужой культуры. В том числе и новых парадигм. Питаемые такими же палеолитическими корнями представления о двух началах, направляющих бытие, являются, по мнению акад. Н.И. Конрада, наиболее общей мыслью разнообразных религий и философий [39, с. 446-486]. Примеры выражения этого представления – образы Иеговы и Сатаны семитов, «Добра» и «Зла» зороасрийцев, концепция двух сил – Янь и Инь – у древних китайцев, представления древних греков (например, Пифагора) о противоположностях, евангельское «кто не со Мною, тот против Меня» (Лука, 11: 23) и многочисленные проявления биполярного миропонимания у людей с неразвитым диалектическим мышлением. Так что вполне возможно, что вышеуказанные биполярные концепции в науке являются не просто упрощением (с дидактической целью, например) и не только попыткой ученых оставить в наследство другим ученым «свои» правила. Они могут вовсе и не отражать естественные альтернативы и дихотомии в разнообразии и эволюции живой и неживой материи, а являться всего лишь унаследованными от предков явлениями бинарной оппозиции, дуальности, антонимической деятельности ума, столь характерными для первобытной и социальной духовной культуры [39, с. 478]. Не исключено, что подобным, дальним отражением этой особенности человеческого разума является (вполне бинарная) концепция эстафеты парадигм Т. Куна, а также идея К. Поппера о фальсификации альтернативных гипотез [29, с. 304-305] и отсутствие желания считать их взаимодополнительными. В специальной теории относительности А. Эйнштейна есть соотношение между двумя событиями, причем разные способы рассмотрения его «одинаково законны; не существует способа, который был бы более «правильным», чем другие. Выбор между ними есть дело чистого соглашения, как выбор между метрической системой и системой футов и дюймов» [240, c. 30-31].

Ученые пишут о необходимости искоренения нетерпимости к инакомыслию, о том, что плюралистическая наука должна иметь определенную тактику развития, одним из элементов которого является «параллельное сосуществование», что соответствует представлениям Дж. Холтона (1981) о «сквозных» идеях. Параллельно сосуществуют разные объясняющие теории и гипотезы в силу невозможности фальсифицировать одну из них. Как пример этого феномена можно привести сосуществование концепций непрерывности и дискретности растительности [35, c. 267-268].

Очевидно, что концепция плюралистической науки, не обязательно чреватой революциями, но, тем не менее, плодотворной, противоречит куновской концепции последовательной смены альтернативных парадигм.

Немаловажным для ускорения науки является осознание и снятие социальных шор. О тормозящей роли локальных научных идеологий сказано выше. Кроме них немалое значение в развитии науки имеет инерция. Например, плоды и действия 1950-60 годов, когда в науке утверждалась и доводилась до совершенства административно-командная система, созрели к 70-е годам, которые названы периодом застоя. А известные всему миру блестящие научно-технические результаты 50-60-х гг., «если разобраться, – это результаты тех программ, которые были начаты и сформированы в «героический период»» [42, c. 58-59], т.е. в науке первой трети ХХ в. Несмотря на крах советской системы, эти действия законов социальной инерции никто не отменял и предпосылок к этому не видно. Поэтому монополизм в науке, гипертрофированное планирование и другие отрицательные последствия бюрократизма 1980-х гг могут резко и отрицательно влиять на ход отечественной научной мысли также и в постсоветский период, причем особенно сильно — в составе «бинарного оружия», т.е. в соединении с тем колоссальным тормозящим, подавляющим индивидуальность и скептицизм, реакционным воздействием, которое оказывает на молодые умы научно-технической интеллигенции навязываемая ей религия, а также искусственно обостренные управляющим классом финансовые проблемы, которые поставили науку на грань выживания перед искусом изменить ей в пользу стяжательства.

Один из резервов для будущего ускорения хода научного познания или, хотя бы, для минимизации процессов ретардации науки можно видеть в уменьшении (с помощью соответствующего воспитания) слоя пассивных и инертных людей, в том числе в самой науке. Наличие такого слоя – томящегося в бездействии «поколенья», «не бросившего векам ни мысли плодовитой // Ни гением начатого труда», охарактеризовал гениальный М.Ю. Лермонтов в «Думе» (1838).

Не хочется заканчивать реферат о светлой, увлекающей сфере человеческой деятельности – науке – нотками пессимизма. Среди форм человеческого мышления выделяют художественную, логическую, партиципально-интуитивную и некоторые другие. «Перенесение точно зафиксированных в акте восприятия (созерцание данной вещи) свойств вещи на другие вещи (партиципация) таит в себе громадные познавательные возможности, ими мастерски пользуется и «дикарь», и современный человек. Интуитивное распознавание обнаруживает и фиксирует такие свойства, которое логическое мышление ищет, но найти посредством логического анализа не может» [43, c. 107]. Вероятно, благодаря этому, а также благодаря функциональной аналогичности систем разной природы [41, c. 8-15] возможны гносеологические успехи методом «по аналогии». Считают, что «смешение мыслительных форм снижает эффективность их применения в познавательной деятельности. <…> Люди наделены всеми формами мышления, но одарены ими вовсе не в одинаковой степени. Как правило в индивидуальной эволюции человека развивается преимущественно какая-либо одна. <…> На этой основе люди находят свое призвание в жизни, формируются выдающиеся художники, ученые, философы. Однако великими из них становятся, по-видимому (подчеркивание моё. А.В.), те, у кого развито несколько форм мышления, в частности логическая и философская. Таким, например, мыслителем среди естествоиспытателей был Николай Коперник, а среди спекулятивных философов – Кант и Гегель» [43, c. 110-111]. Можно думать, что в оговорке «по-видимому» кроется интересная проблема для исследований – изучения возможности усиления когнитивного потенциала нации путем выявления и привлечения в науку молодежи с такими задатками. Можно предположить, что только немногие из таких отобранных людей будут принимать яркие, но недостаточно обоснованные парадигмы и теории «на веру».

Интересный аспект изучения научных революций просматривается в свете представлений академика Н.Н. Семенова о механизме цепных реакций [44]. Если эта аналогия плодотворна, то следует изучить субстрат для этой своеобразной «реакции горения» (как в системе «фосфор-кислород»), его ресурс, существование «активных центров», необходимость и последствия «давления» (например, финансового голода) на современную науку в России. По аналогии с химической реакцией, энергией активации и «химическим сопротивлением» системы [44, c. 68-69], интересно изучить «энергетический ход» возникновения теорий и парадигм. Существование свободных атомов, радикалов и некоторых промежуточных соединений, которые входят в реакцию с молекулами гораздо легче, чем сами молекулы между собой, наводит на мысль о возможном существании подобных «радикалов», которые создают длинную цепь последующей реакции, также и в ходе научных исследований. Цепь этих реакций в науке может быть прерывистой (как было с открытием законов наследственности Менделя) или обходной. Не исключено и увлечение части такого потока в ложное русло или старицу. Первичное же экспериментальное открытие, как считал Н.Н. Семенов (и это согласуется с моделью Т. Куна), только тогда действительно является открытием, существенно двигающим науку вперед, когда оно совершенно необъяснимо с точки зрения существующих научных представлений. Именно поэтому его нельзя предвидеть – оно оказывается результатом случая. «Самое важное в эксперименте, – говорит Н.Н. Семенов – это вовсе не то, что подтверждает уже существующую, пусть даже вашу собственную, теорию, хотя это тоже, конечно, нужно. Самое важное то, что ей ярко противоречит. В этом — диалектика развития науки» [44, c.44].

Список использованной литературы

Кузнецов В. Понять науку в контексте культуры. Предисловие к сборнику [2].

Кун Т. Структура научных революций: Пер. с англ. Сост. Кузнецов В.Ю. – М.: ООО «Издательство АСТ», 2003. 605 с.

Степин В.С. Теоретическое знание. – М.: Прогресс-Традиция, 2000. 744 с.

Леглер В.А. Научные революции при социализме. http://www.socionavtika.narod.ru/Staty/diegesis/Legler/Legler_Gl2.htm, 2004.

Леглер В.А. К истории дискуссии в современной теоретической геологии // Вопросы истории естествознания и техники. 1988, № 3.

Леглер В.А. Тектоника плит как научная революция. В сб.: Геологическая история территории СССР и тектоника плит. – М.: Наука, 1989.

Леглер В.А. Истина дороже? // Знание-Сила. 1989, № 4.

Леглер В.А. Наука, квазинаука, лженаука // Вопросы философии. 1993, № 2.

Леглер В.А. Идеология и квазинаука. В сб.: Наука и власть. – М.: Изд. Института Философии АН СССР, 1990.

Количественные аспекты роста организмов. – М.: Наука, 1975. 292 с.

Материалы по науковедению. – Киев: СОПС (Совет по изуч. производит. сил Украинской СССР АН УССР), 1969. Выпуск 3. 142 с.

Прайс Д. Малая наука, большая наука. В сб. Наука о науке. – М.: Прогресс, 1966. С. 281- 384.

Селье Г. На уровне целого организма. – М.: Наука, 1972. 122 с.

Поппер К. Нормальная наука и опасности, связанные с ней. В сб. [2]. С. 525-537.

Брунер Дж. Психология познания. – М.: Прогресс, 1977. 412 с.

Вернадский В.И. Размышления натуралиста. Научная мысль как планетное явление. Книга вторая. – М.: Наука, 1977. 191 с.

Философские вопросы современной физики. – М.: Изд. АН СССР, 1952. Цит. по [4].

Против реакционного менделизма-морганизма. – М.-Л.: Изд. АН СССР, 1950. Цит. по [4].

Медведев Ж.А. Биологическая наука и культ личности. – М., 1962. Цит. по [4].

Наука и религия. 1966, № 10, с. 63-69. Цит. по [4].

Кузнецова Н.И. Жестокий опыт истории: уроки «советизации» науки и высшего образования // Вестник Российской Академии наук, 2004, том 74, № 2, с. 160-166.

Литературная газета. 04. 01. 1978. Цит. по [4].

Иорданский В.Б. Хаос и гармония. – М.: Наука. Главная редакция восточной литературы, 1982. 344 с

Гуревич А.Я. Категории средневековой культуры. – М.: Искусство, 1972. 319 с.

Литературная газета, 17. 10. 1979. Цит. по [4].

Краткий справочник агитатора и политинформатора. – М.: Политиздат, 1977. Цит. по [4].

Керам К. Боги, гробницы, ученые. – М.: ИЛ, 1963. Цит. по [4].

Валери-Радо Р. Жизнь Пастера. – М.: Изд-во иностранной литературы, 1950. 424 с.

Тарнас Р. История западного мышления. Перевод с англ. Т.Р.Азеркович. М.: Крон-Пресс, 1995. 448 с.

Чепиков М.Г. Современная революция в биологии. Философский анализ. – М.: Политиздат, 1976. 135 с.

Воронцов Н.Н. Развитие эволюционных идей в биологии. – М.: КМК, 2004. 432 с.

Антонов А.С. Геномика и геносистематика // Генетика. 2002. Т. 38, № 6, с. 751 -757.

Миркин Б.М., Наумова Л.Г. Наука о растительности. – Уфа: Гилем, 1998. 413 с.

Миркин Б.М. Теоретические основы современной фитоценологии. – М.: Наука, 1985. 137 с.

Красилов В.А. Нерешенные проблемы теории эволюции. – Владивосток: ДВНЦ АН СССР, 1986. 138 с.

Вебер Макс. Наука как призвание и профессия. В кн.Самосознание европейской культуры ХХ века. – М.: Политиздат, 1991. С. 130 — 153.

Назаров В.И. Идея «превращения» биосферы в ноосферу глазами биолога // Бюлл. Московск. общества испытателей природы. Отд.биол. 2004. Т.109, вып.3, С. 3-8.

Поршнев Б.Ф. О начале человеческой истории (проблемы палеопсихологии). – М.: Мысль, 1974. 488 с.

Конрад Н.И. О смысле истории. В кн. Н.И. Конрад «Запад и Восток». Статьи. – М.: Главная редакция восточной литературы, 1972. 496 с.

Рассел Бертран. Человеческое познание. Его сфера и границы. – Киев: НИКА-ЦЕНТР, Москва: Институт общегуманитарных исследований, 2001. 555 с.

Раменский С.Е., Ркменская Г.П., Раменская В.С. Выбор и обработка информации в процессе принятия управленческих решений. – Екатеринбург: Уральский гос. университет путей сообщения МПС РФ, 2001. 405 с.

Кара-Мурза С.Г. Советская наука и бюрократическая система: грани взаимодействия // Вопросы философии. 1989. № 4. С. 57 — 67.

От Эразма Роттердамского до Бертрана Рассела. – М.: Мысль, 1969. 304 с.

Писаржевский О.Н. В огне исканий. Штрихи творческого портрета Н.Н. Семенова. – М.: Советская Россия, 1965. 132 с.

Оппенгеймер Роберт. Летающая трапеция. Три кризиса в физике. – М.: Атомиздат, 1967. 79 с.

Науковедение. Реферативный журнал «Общественные науки за рубежом», серия 8. № 4. М., 1974. 257 с.

Ичас М. О природе живого: механизмы и смысл. – М.: Мир, 1994. 495 с.

Реферат: Біологія індивідуального розвитку

Міністерство Науки і Освіти України

ДНУ

ім. О. Гончара

Контрольна робота

З курсу «Біологія індивідуального розвитку»

Виконала

Студентка 3 курсу

Спеціальніть «Біологія»

Будко Г.О.

Дпіпропетровськ

2011р.

План

1. Способи гаструляції

2. Провізорні органи зародка у птахів

гаструляція провізорний зародок птах

1. Способи гаструляції

Характер гаструляції в тваринному царстві надзвичайно сильно варіює, проте здійснюється вона за участю порівняно нечисленних механізмів. При гаструляції спостерігається поєднання декількох основних типів рухів.

— інвагінація

Є укручуванням ділянки клітинної стінки зародка подібно до того, як вдавлюється всередину м’яка стінка гумового м’яча, коли на нього натискають. При інвагінації механічна цілісність стінки бластули не порушується. Впячивание однієї з ділянок бластодермы всередину здійснюється цілим пластом (мал. 1).

Біологія індивідуального розвитку

Мал. 1. Схема процесу інвагінації: А — рух пласта клітин; Б — инвагінаційна гаструла.

У ланцетника впячиваються клітини вегетативного полюса, а у земноводних інвагінація відбувається на межі між анимальным і вегетативним полюсом в області сірого серпа. Процес інвагінації можливий тільки в яйцях з невеликою або середньою кількістю жовтка. В результаті утворюється двуслойный мішок, зовнішньою стінкою якого є первинна ектодерма, а внутрішньою — первинна ентодерма. Бластоцель (первинна порожнина тіла або порожнина Бера) поступово витісняється, в ході впячивання утворюється гастроцель — первинний кишковик або архентерон, а отвір за допомогою якого він сполучається із зовнішнім середовищем, називають бластопором або первинним ротом. Останній з усіх боків оточений губами бластопора.

Доля бластопора у різних тварин неоднакова. У багатьох тварин первинний рот, розвиваючись і диференціюючись, перетворюється на рот дефінітива дорослого організму — первиннороті (черв’яки, молюски і членистоногі). Не менш велика група вторічноротих, у яких бластопор перетворюється на анальний отвір (щетинкочелюстні, плеченогие, голкошкірі, кишководишні) або в нервово-кишковий канал, що знаходиться в задньому кінці ембріона (хордові).

— інволюція

При цьому відбувається укручування всередину зародка зовнішнього пласта клітин, що збільшується в розмірах, який поширюється по внутрішній поверхні клітин (мал. 2), що залишаються зовні.

Біологія індивідуального розвитку

Мал. 2. Схема інволюції : А — початковий пласт клітин, Б — рухи клітинного пласта в ході інволюції

— імміграція

Є найбільш древній спосіб гаструляции, відкритий И.И. Мечниковим (1886). Імміграційна гаструла характерна для багатьох кишковополосних. Вона розвивається внаслідок активного виселення (ингрессии) частини клітин стінки бластули всередину бластоцеля. Це виселення клітин може відбуватися як з одного (вегетативного) полюса — уніполярна імміграція, так і з двох протилежних (анимального і вегетативного) полюсів — біполярна імміграція (мал. 3).

Біологія індивідуального розвитку_

Мал. 3. Уніполярна імміграція (схема)

Іноді процеси імміграції йдуть без особливого порядку по усій поверхні бластули — мультиполярная імміграція. Клітини, що виселилися, пізніше утворюють внутрішній шар гаструли — ентодерму. Таким чином, як і в ході інвагінації зародок стає двошаровим. Уніполярна імміграція характерна майже для усіх гідромедуз, особливо тих, яким властива плаваюча целобластула і мультиполярная імміграція, навпаки, зустрічаються набагато рідше. У багатьох кишковополостних, яким властива імміграційна гаструла, відбувається таке масове, активне виселення клітин бластодермы, що бластоцель повністю заповнюється їх щільною масою і зникає. Важливою особливістю імміграційної гаструли є відсутність бластопора, а значить немає і характерного для инвагінацонной гаструли сполучення гастроцеля із зовнішнім середовищем.

При імміграції відбувається переміщення окремих клітин або груп клітин, не об’єднаних в єдиний пласт. Імміграція, в тому або іншому виді, зустрічається у усіх зародків, але найбільшою мірою характерна для другої фази гаструляции вищих позвонкових (птахів і ссавців).

— делямінація

У тих випадках, коли дроблення закінчується утворенням бластули з невираженою або майже відсутньою порожниною (бластоцелем), наприклад морули у деяких кишковополостних, спостерігається розщеплення єдиного клітинного пласта на два більш менш паралельних. Кожна клітина, що утворює бластодерму, шляхом мітотичного ділення розщепляється і відшнуровує другий шар (мал. 4). гаструляції обмежується вирівнюванням внутрішніх стінок клітин зовнішнього шару, причому таке вирівнювання нерідко йде хвилею від однієї сусідньої клітини до іншої. Уздовж вирівняних поверхонь формується базальна мембрана, що відділяє зовнішній клітинний шар (ектодерму) від внутрішньої маси клітин, яка уся стає ентодермою. Делямінацію можна спостерігати у зародків з неповним типом дроблення, таких як плазуни птахи, нижчі ссавці.

Біологія індивідуального розвитку

Мал. 4. Деляіинація (схема)

– епіболія

Представляє рух епітеліальних пластів клітин (зазвичай ектодермальних), які поширюються як одне ціле, а не індивідуально і оточують глибокі шари зародка. Іншими словами, відбувається обростання дрібними клітинами анимального полюса більш великих, відстаючих в швидкості ділення і менш рухливих, клітин вегетативного полюса (мал. 5).

Формування епіболічної гаструли яскраво виражене у земноводних і деяких організмів з різко телоцитальною будовою яєць. В результаті у зародків таких тварин бластопор відсутній і архентерон не формується. Тільки далі, коли макрозаходи ділячись стають меншого розміру, утворюється порожнина -формируется зачаток первинного кишковика.

Біологія індивідуального розвитку

Мал. 5. Епіболія (схема)

У чистому вигляді вказані способи гаструляції зустрічаються украй рідко. У кожному конкретному випадку ембріогенезу, як правило, поєднуються декілька типів рухів. В результаті прийнято виділяти останній, змішаний, спосіб гаструляції.

2. Провізорні органи зародка у птахів

Провізорні, або тимчасові, органи утворюються в ембріогенезі ряду представників хребетних для забезпечення життєво важливих функцій, таких, як дихання, живлення, виділення, рух та ін. Недорозвинені органи самого зародка ще не здатні функціонувати за призначенням, хоча обов’язково грають якусь роль в системі цілісного організму, що розвивається. Як тільки зародок досягає необхідної міри зрілості, коли більшість органів здатні виконувати життєво важливі функції, тимчасові органи розсмоктуються або відкидаються.

Час утворення провізорних органів залежить від того, які запаси поживних речовин були накопичені в яйцеклітині і в яких умовах середовища відбувається розвиток зародка. У безхвостих земноводних, наприклад, завдяки достатній кількості жовтка в яйцеклітині і тому, що розвиток йде у воді, зародок здійснює газообмін і виділяє продукти дисиміляції безпосередньо через оболонки яйця і досягає стадії пуголовка. На цій стадії утворюються провізорні органи дихання (зябра), травлення і рухи, пристосовані до водного способу життя. Перераховані личинкові органи дають можливість пуголовку продовжити розвиток. Після досягнення стану морфофункциональной зрілості органів дорослого типу тимчасові органи зникають в процесі метаморфоза.

У плазунів і птахів запасів жовтка в яйцеклітині більше, але розвиток йде не у воді, а на суші. У зв’язку з цим дуже рано виникає потреба в забезпеченні дихання і виділення, а також в захисті від висихання. У них вже в ранньому ембріогенезі, майже паралельно з нейруляцією, починається формування провізорних органів, таких, як амніон, хоріон і жовтковий мішок. Трохи пізніше формується аллантоис. У ссавців плацентарних ці ж провізорні органи утворюються ще раніше, оскільки в яйцеклітині дуже мало жовтка. Розвиток таких тварин відбувається внутріутробний, утворення провізорних органів у них співпадає за часом з періодом гаструляції.

Наявність або відсутність амніона і інших провізорних органів лежить в основі ділення хребетних на дві групи: Amniota і Anamnia. Еволюційно більш древні хребетні, такі, що розвиваються виключно у водному середовищі і представлені такими класами, як Круглоротые, Риби і Земноводні, не потребують додаткових водних і інших оболонках зародка і складають групу анамний. До групи амниот відносять первичноназемных хребетних, тобто тих, у кого ембріональний розвиток протікає в наземних умовах.

Це три класи: Плазуни, Птахи і Ссавці. Вони є вищими хребетними, оскільки мають скоординированные і високоефективні системи органів, що забезпечують їм існування в найбільш складних умовах, якими є умови суші. Ці класи налічують велику кількість видів, що повторно перейшли у водне середовище. Таким чином, вищі хребетні виявилися в змозі освоїти усі місця існування. Подібна досконалість була б неможливою, у тому числі і без внутрішнього запліднення і спеціальних провізорних ембріональних органів.

У будові і функціях провізорних органів різних амниот багато спільного. Характеризуючи в найзагальнішому вигляді провізорні органи зародків вищих хребетних, звані також зародковими оболонками, слід зазначити, що усі вони розвиваються з клітинного матеріалу зародкових листків, що вже сформувалися. Деякі особливості є в розвитку зародкових оболонок ссавців плацентарних, про що буде сказано нижче.

Амніон є ектодермальним мішком, що укладає зародок і заповнений амниотической рідиною. Амниотическая оболонка спеціалізована для секреції і поглинання амниотической рідини, що омиває зародок. Амніон грає первинну роль в захисті зародка від висихання і від механічних ушкоджень, створюючи для нього найбільш сприятливе і природне водне середовище. Амніон має і мезодермальный шар з позазародкової соматоплеври, який дає початок гладким м’язовим волокнам. Скорочення цих м’язів викликають пульсацію амніона, а повільні коливальні рухи, що повідомляються при цьому зародку, мабуть, сприяють тому, що його зростаючі частини не заважають один одному.

Хоріон (сероза) — сама зовнішня зародкова оболонка, прилегла до шкаралупи або материнських тканин, виникаюча, як і амніон, з ектодерми і соматоплеври. Хоріон служить для обміну між зародком і довкіллям. У яйцеродних видів основна його функція — дихальний газообмін; у ссавців він виконує набагато більші функції, беручи участь окрім дихання в живленні, виділенні, фільтрації і синтезі речовин, наприклад гормонів.

Жовтковий мішок має энтодермальное походження, покритий вісцелярною мезодермою і безпосередньо пов’язаний з кишковою трубкою зародка. У зародків з великою кількістю жовтка він бере участь в живленні. У птахів, наприклад в спланхноплевре жовткового мішка, розвивається судинна мережа. Жовток не проходить через жовткову протоку, що сполучає мішок з кишкою. Спочатку він переводиться в розчинну форму під дією травних ферментів, що продукуються энтодермальными клітинами стінки мішка. Потім потрапляє в посудини і з кров’ю розноситься по усьому тілу зародка.

Доля жовткового мішка у різних тварин дещо різна. У птахів до кінця періоду інкубації залишки жовткового мішка вже знаходяться усередині зародка, після чого він швидко зникає і до кінця 6-ої доби після вилуплення повністю розсмоктується.

Аллантоис розвивається дещо пізніше за інші позазародкові органи. Він є мішковидним вирощуванням вентральної стінки задньої кишки. Отже, він утворений ентодермою зсередини і спланхноплеврой зовні. У рептилій і птахів аллантоис швидко доростає до хоріону і виконує декілька функцій. Передусім це вмістище для сечовини і сечової кислоти, які є кінцевими продуктами обміну азотвмісних органічних речовин. У аллантоисе добре розвинена судинна мережа, завдяки чому разом з хоріоном він бере участь в газообміні. При вилупленні зовнішня частина аллантоиса відкидається, а внутрішня — зберігається у вигляді сечового міхура.

Доступніше і простіше вивчити утворення і будову зародкових оболонок на прикладі зародка курки. На стадії нейрули три зародкові листки безпосередньо переходять від зародка до позазародкової частини, ніяк не відмежовуючись. У міру того як зародок набуває форми, навколо нього утворюється декілька складок, які як би підсікають зародок, відділяють його від жовтка і встановлюють чіткі межі між зародком і позазародковими областями. Вони називаються тулубовими складками. (Мал.1).

Спочатку утворюється головна складка. Вона підсікає знизу головну частину. Задні кінці цієї складки переходжуватимуть в бічні тулубові складки, що відмежовують тулуб зародка з боків. Хвостова складка відмежовує задній кінець зародка. Поступово звужується ніжка, що сполучає середню кишку і жовтковий мішок, утворюється передній і задній відділи кишки.

Біологія індивідуального розвитку

Мал. 1 Утворення тулубових складок і зародкових оболонок у зародка курчати. А -продольный зріз; Би -поперечный зріз:

1 -эктодерма, 2 -мезодерма, 3 -зачаток мозку, 4 -глоточная мембрана, 5 -нервная трубка, 6-хорда, 7-клоачна мембрана, 8-хорион, 9-амнион, 10-экзоделом, 11-аллаитоис, 12-область пупка, 13-зачаток серця, 14-энтодерма, 15-закладка кишковика, 16-тулубові складки, 17-жовтковий мішок

Одночасно з ектодерми і прилеглої до неї соматоплеври утворюється спочатку головна складка (мал.), яка, як капюшон, наростає на зародок згори. Кінці головної складки утворюють з боків амниотические валики. Вони ростуть поверх зародка один назустріч одному і зростаються, утворюючи відразу стінки амніона, прилеглого до зародка, і хоріону, що лежить зовні.

Пізніше утворюється аллантоис (мал.2). Загальний вигляд курячого зародка на 6-у добу інкубації зображений на мал.2. У різних ссавців процеси утворення провізорних органів більше або менше схожі на описаних вище у птахів.

Біологія індивідуального розвитку

Мал. 2 Курячий зародок близько 40 ч інкубації: 1-головна складка амніона, 2-нервова трубка, 3 — соміти

Список літератури

1. Грин Н., Стаут У., Тейлор Д. Біологія / Н. Грин, У. Стаут, Д. Тейлор, під ред. Р. Сопера. — М.: Світ, 2007. — Т. 1. — 368 с.

2. Грин Н., Стаут У., Тейлор Д. Біологія / Н. Грин, У. Стаут, Д. Тейлор, під ред. Р. Сопера. — М.: Світ, 2009. — Т. 2. — 325 с.

3. М.А. Андрейчин, В.С. Копча Епідеміологія Терн. «Укр.медкнига»-2000р. стор. 349-356.

4. MED/96217734. Jacobsen H, Hanggi M, Ott M, Duncan IB, Owen S, Andreoni M, Vella S, Mous J. In vivo resistance to a human immunodeficiency virus type 1 proteinase inhibitor: mutations, kinetics, and frequencies. J Infect Dis. 1996 Jun;173(6):1379-87.

Реферат: Почвы городов

Почвы городов

Почва обладает высокой буферной способностью, т.е. долгое время может не изменять своих свойств под воздействием загрязнителей. Тем не менее, в городе это один из самых загрязненных компонентов среды. Почвы городских экосистем характеризуются неравномерным профилем, сильным уплотнением, изменением рН в сторону подщелачивания, загрязнением различными токсическими веществами.

Особенности качественного состава микрофлоры в почвах городов до сих пор изучались лишь с точки зрения наличия в них санитарно-показательных микробов. Почвенные микроорганизмы составляют значительную часть любой биогеосистемы – экологической системы, включающей почву, косное (неживое) и биокосное (живое или произведенное живыми организмами) вещества – и активно участвуют в ее жизнедеятельности.

Микроорганизмы почв обладают  высокой  чувствительностью к антропогенному  воздействию, и в городских условиях их состав сильно меняется. Поэтому они являются хорошими индикаторами загрязненности окружающей среды. Так, по виду микрофлоры, преимущественно обитающей (или, наоборот, отсутствующей) на данной территории, можно определить не только степень загрязнения, но и его вид (какое именно загрязняющее вещество превалирует на данном участке). Например, индикаторами сильного антропогенного загрязнения является отсутствие коккоидных форм микроводорослей из отдела Chlorophyta. Наиболее устойчивыми к загрязнению оказались нитчатые формы синезеленых водорослей (цианобактерий Cyanophyta) и зеленых водорослей .

Вместе с тем, микроорганизмы сами являются очистителями окружающей среды. Дело в том, что питательными веществами для многих бактерий являются абсолютно несъедобные для высших организмов вещества. В большинстве случаев данные вещества (такие, как нефть, метан и т.п.) являются для таких бактерий прямыми источниками энергии, без которой они не выживут. В некоторых других случаях такие вещества не являются для бактерий жизненно важными, но бактерии могут их поглощать в больших количествах без вреда для себя.

Создавая оптимальные условия для роста микроорганизмов в надлежащим образом спроектированных инженерных системах, скорости процессов обработки отходов могут быть значительно увеличены, облегчая решение многих проблем природоохранной биотехнологии. Кроме того, эта дисциплина постепенно трансформируется от ее обычной функции к новой фазе, характеризующейся максимальной рекуперацией ресурсов, находящихся в отходах. Каждая территория обладает определенной техноемкостью – то есть тем количеством антропогенной нагрузки, которую она в состоянии вынести без необратимого нарушения своих функций. Внесение на загрязненные участки соответствующих микроорганизмов значительно повышает этот показатель.

Решение экологических проблем зиждется, в основном, на фундаменте биокаталитических методов из-за их относительной дешевизны и высокой производительности, а вся подчиненная область называется природоохранной биотехнологией, являющейся в настоящее время крупнейшей областью промышленного применения биокатализа, принимая во внимание объемы перерабатываемых веществ. Философия в рамках современной природоохранной биотехнологии должна быть целостной по отношению ко всем компартментам окружающей среды, а это требует интеграции многих научных дисциплин, и, в первую очередь, детальных знаний о механизмах протекающих биокаталитических процессов, а также их эффективного инженерного оформления.

К настоящему времени существует ряд биокаталитических и инженерных подходов, для защиты трех основных компартментов окружающей среды — почвы, воды и атмосферы. Основное загрязнение грунтов и водных поверхностей в мире – это нефтяное загрязнение. Ряд микроорганизмов способны эффективно утилизировать нефть и нефтепродукты, очищая любые поверхности от опасных нефтяных пятен.

Существует еще одна уникальная и достаточно широко распространенная группа бактерий — метанотрофы, использующие метан в качестве единственного источника углерода и энергии. Интерес к термофильным метанотрофам обусловлен перспективами их практического применения как в науке, так и в сфере экологии. В биотопах в основном встречаются метанотрофные бактерии родов Methylocystis и Methylobacter.

Еще до приспособления бактерий в качестве биофильтров и биоочистителей, до появления искусственных загрязнителей, микроорганизмы уже эффективно выполняли очистительную роль в природе. Недавно российские ученые исследовали образцы мха из разных болот тундры северной части России и обнаружили метанотрофные бактерии, которые прекрасно живут в кислой среде и при низких температурах прямо в клетках сфагнума. Полученные данные позволили ученым утверждать, что на всей территории севера России от Чукотки и Камчатки до Полярного Урала работает метаноокисляющий бактериальный фильтр. Этот фильтр тесно связан с растениями сфагнума и представляет собой физически организованную структуру, способную контролировать поток метана из торфяных болот в атмосферу.

Разумеется, помимо метанотрофных и нефтеперерабатывающих бактерий существуют и другие виды, перерабатывающие ряд других загрязняющих веществ. Вот некоторые процессы переработки органических веществ, которые катализируются микроорганизмами: прямое окисление пропилена в 1,2-эпоксипропан молекулярным кислородом, прямое окисление метана в метанол, микробиальное эпоксидирование олефинов, окисление газообразных углеводородов в спирты и метилкетоны кислородом воздуха (с участием газо-ассимилирующих микроорганизмов), эпоксидирование пропилена иммобилизованными клетками газо-ассимилирующих микроорганизмов. При этом, если производственные процессы переработки химических загрязнителей обычно требуют высоких температур, биокаталитические процессы проходят в микроорганизмах при температуре, как правило, в пределах 20-40 градусов Цельсия. И, если при химических процессах образуется масса побочных продуктов, токсичных сами по себе (например, при окислении пропилена в 1,2-эпоксипропан молекулярным кислородом образуются альдегиды, угарный газ, ароматические органические вещества), то при «работе» микроорганизмов таких веществ не образуется – они разлагаются до воды и углекислого газа, которые выделяются аэробными бактериями.

В настоящее время выведены микроорганизмы, которые могут утилизировать, то есть перерабатывать с получением для себя энергии, огромное количество искусственных веществ – таких как, например, различные виды пластмасс, резины и т.п.

Оценка состояния обитающих в почве организмов,  их биоразнообразия имеет важное значение при решении задач природоохранной  практики:  выделении  зон экологического неблагополучия,  расчете  ущерба, нанесенного  деятельностью человека, определении устойчивости  экосистемы  и  воздействии тех или иных антропогенных факторов. Микроорганизмы и их метаболиты позволяют проводить раннюю  диагностику  любых изменений окружающей среды, что важно при прогнозировании изменений окружающей  среды  под  воздействием природных и антропогенных факторов.

В частности, среди основных природоохранных и компенсационных мероприятий в последнее время все чаще называют выделение местных (характерных для данной экологической зоны) штаммов микроорганизмов, наиболее активно утилизирующих углеводородное сырье, как основы для проведения этих мероприятий.

Проведение обследований по выявлению деградированных и загрязненных земель в целях их консервации и реабилитации, а также подбор, разработка и проведение оптимальных комплексов природоохранных и компенсационных мероприятий по снижению негативного антропогенного воздействия на окружающую среду, адаптированных к локальным природным условиям и видам воздействия. Заключительным шагом является оценка состояния экосистем и остаточных последствий антропогенного воздействия на окружающую среду после проведения природоохранных и рекультивационных мероприятий.

В современном мире микроорганизмы активно используются для биоремедиации. Они «работают» сами по себе или в составе различных биопрепаратов. Разрабатываются новые и совершенствуются уже существующие технологии очистки на основе микроорганизмов. В качестве примера можно привести одну из недавних разработок – биокаталитическую технологию удаления сероводорода и рекуперации элементарной серы из загрязненных газов, практически не требующую использования реагентов.

Бактерии играют роль экологов в самых разных сферах производства. С их помощью возможно проводить очистку не только трех небиологических (гидро-, лито-, атмосферы) и так называемую «живую» (биосфера) оболочек Земли, но и ликвидировать последствия аварий в исключительно антропогенных зонах – например, на предприятиях. Многие микроорганизмы успещно справляются с коррозией, многие могут бороться со своими «собратьями» — бактериями патогенных видов, делая окружающую человека среду пригодной для работы.

Список литературы

1. Зенова Г.Н., Штина Э.А. Почвенные водоросли. М., МГУ, 1991, 96 с.

2. Кабиров Р.Р. Роль почвенных водорослей в поддержании устойчивости наземных экосистем. // Альгология, 1991.Т.1, № 1, с.60-68.

3. Рыжов И.Н., Ягодин Г.А. Школьный мониторинг городской среды. М., «Галактика», 2000 , 192 с.

4. Лысак А.В.; Сидоренко Н.Н.; Марфенина У.Е.; Звягинцев Д.Г.; Микробные комплексы городских почв. // Почвоведение. 2000, № 1,стр. 80-85.

5. Яковлев А.С. Биологическая диагностика и оценка. // Почвоведение .2000. № 1,стр.70-79.

6. И. Ю. Кирцидели, Т. М. Логутина, И. В. Бойкова, И. И. Новикова. Влияние интродуцированных нефтеразлагающих бактерий на комплексы почвенных микроорганизмов. // Новости систематики низших растений. 2001. Т. 34

Реферат: Структурная и молекулярная организация генного вещества

БИОСИНТЕЗ БЕЛКОВ, МИР РНК И ПРОИСХОЖДЕНИЕ ЖИЗНИ

Почти полвека тому назад, в 1953 г., Д. Уотсон и Ф. Крик открыли принцип структурной (молекулярной) организации генного вещества — дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК) [1]. Структура ДНК дала ключ к механизму точного воспроизведения — редупликации — генного вещества [2]. Так возникла новая наука — молекулярная биология. Была сформулирована так называемая центральная догма молекулярной биологии: ДНК Ю РНК Ю белок. Смысл ее состоит в том, что генетическая информация, записанная в ДНК, реализуется в виде белков, но не непосредственно, а через посредство родственного полимера — рибонуклеиновую кислоту (РНК), и этот путь от нуклеиновых кислот к белкам необратим. Таким образом, ДНК синтезируется на ДНК, обеспечивая собственную редупликацию, то есть воспроизведение исходного генетического материала в поколениях; РНК синтезируется на ДНК, в результате чего происходит переписывание, или транскрипция, генетической информации в форму многочисленных копий РНК; молекулы РНК служат матрицами для синтеза белков — генетическая информация транслируется в форму полипептидных цепей. В специальных случаях РНК может переписываться в форму ДНК («обратная транскрипция»), а также копироваться в виде РНК (репликация), но белок никогда не может быть матрицей для нуклеиновых кислот (подробнее см. [3]).

Итак, именно ДНК определяет наследственность организмов, то есть воспроизводящийся в поколениях набор белков и связанных с ними признаков. Биосинтез белка является центральным процессом живой материи, а нуклеиновые кислоты обеспечивают его, с одной стороны, программой, определяющей весь набор и специфику синтезируемых белков, а с другой — механизмом точного воспроизведения этой программы в поколениях. Следовательно, происхождение жизни в ее современной клеточной форме сводится к возникновению механизма наследуемого биосинтеза белков.

БИОСИНТЕЗ БЕЛКОВ

Центральная догма молекулярной биологии постулирует лишь путь передачи генетической информации от нуклеиновых кислот к белкам и, следовательно, к свойствам и признакам живого организма. Изучение механизмов реализации этого пути на протяжении десятилетий, последовавших за формулировкой центральной догмы, вскрыло гораздо более разнообразные функции РНК, чем быть только переносчиком информации от генов (ДНК) к белкам и служить матрицей для синтеза белков.

На рис. 1 представлена общая схема биосинтеза белка в клетке. РНК-посредник (messenger RNA, матричная РНК, мРНК), кодирующая белки, о которой и шла речь выше, — это лишь один из трех главных классов клеточных РНК. Основную их массу (около 80%) составляет другой класс РНК — рибосомные РНК, которые образуют структурный каркас и функциональные центры универсальных белок-синтезирующих частиц — рибосом. Именно рибосомные РНК ответственны — как в структурном, так и в функциональном отношении — за формирование ультрамикроскопических молекулярных машин, называемых рибосомами. Рибосомы воспринимают генетическую информацию в виде молекул мРНК и, будучи запрограммированы последними, делают белки в точном соответствии с данной программой.

Реферат: Свойства и роль в биохимических процессах аминокислот, входящих в состав белковых молекул

Свойства и роль в биохимических процессах аминокислот, входящих в состав белковых молекул

Реферат по дисциплине: «Биохимия» выполнила:

Министерство охраны здоровья Украины

Национальный фармацевтический университет

Харьков – 2004

Аминокислоты – это класс органических соединений, содержащих одновременно карбоксильные  и аминогруппы. Обычно аминокислоты растворимы в воде и нерастворимы в органических растворителя. В нейтральных водных растворах аминокислоты существуют в виде биполярных ионов (цвиттерионов) и ведут себя как амфотерные соединения, т.е. проявляются свойства и кислот, и оснований.

В природе существует свыше 150 аминокислот, но только около 20 важнейших аминокислот служат мономерами для построения белковых молекул. Порядок включения аминокислот в белки определеятся генетическим кодом.

Именно об этих 20 аминокислотах и будет идти речь дальше. Их общие свойства известны хорошо и описаны практически в каждом учебнике по биохимии. Однако частные свойства, характерные только для той или иной аминокислоты затрагиваются мало, и именно они будут рассмотрены. Для удобства все данные представлены в виде таблицы.

Таблица 1.

Название аминокислоты

Роль в структуре и свойствах белков

Роль в метаболизме (заменимая незаменимая)

 Аланин (α-             аминопропионовая кислота)

Участвует в стабилизации 3-й и 4-й структуры за счёт гидрофобных взаимодействий; участвует в формировании α-спирали

Заменимая аминокислота.

Играет большую роль в обмене азотистых соединений. Исходное соединение в синтезе каучуков, каратиноидов, углеводов, липидов и др.

Аргинин (α-амино-δ-гуанидинвалери-

ановая кислота)

Обладает ярко выраженными основными свойствами, что обеспечивает основный характер белков. В белках её содержится довольно много, особенно в гистонах и протаминах клеточный ядер.

Способна к образованию ионных  и водородный связей, стабилизирую вторичную и третичную структуры белка.

Данная аминокислота может синтезироваться в организме человека, однако скорость её синтеза, особенно при активном росте может быть недостаточна, что приводит к необходимости введения её из вне. Т.е. аргинин находится на границе между заменимыми и незаменимыми аминокислотами.

Участвует в синтезе мочевины ( орнитиновый цикл ) и других процессах азотистого обмена.

Аспарагин

Амид дикарбоновой кислоты, обладает основными свойствами, что делает белок некислым. Способен к образованию ионных и водородных связей.

Заменимая аминокислота.

Путём образования аспаргина из аспаргиновой кислоты в организме связывается токсический аммиак. Принимает участие в реакция переаминирования.

Аспарагиновая (аминоянтарная) кислота

Из всех природных аминокислот у неё наиболее выражены кислотные свойства, явл. важной составной частью белков. Обеспечивает гидрофильные свойства белков. Способна образовывать ионные и водородные связи.

Заменимая аминокислота.

Участвует в реакциях переаминирования. Играет важную роль в обмене азотсодержащих веществ. Участвует в образование мочевины , пиримидиновых оснований.

Валин (α-аминовалериановая кислота, α-амино-β-метилмасляная кислота)

Входит в состав практически всех белков. Особенно много в альбумина, казеине, белках соединительной ткани. Придает белкам гидрофобные свойства, т.к. содержит углеводородный радикал.

Незаменимая аминокислота.

Служит одним из исходных веществ при биосинтезе пантотеновой кислоты  (витамин В3 ) и пеницилина.

Гистидин (α-амино-β-имидазолилпропио-новая кислота)

Преобладают основные свойства, содержится почти во всех белках.

Для многих животных-незаменимая аминокислота. Исходное вещество при биосинтезе гистамина и биологически активных пептидов мышц – карнозина и анзерина.

Глицин (аминоуксусная кислота)

Участвует в организации 3-й и 4-й структуры; препятствует α-спирали; формирует изгиб β-цепи

Заменимая нейроактивная аминокислота; участвует в синтезе глутатиона, порфирина, креатина гликолевой и гиппуровой кислот, пуриновых оснований.

Глутамин

Является постоянной составной частью тканей животных, особенно много в протаминах и гистонах, т.е. обеспечивает основный характер белков. Способен к образованию ионных и водородных связей.

Заменимая аминокислота.

Играет важную роль в азотистом обмене. Путём образования глутамина из глутаминовой кислоты в организме растений и многих  животных обезвреживается токсический аммиак. Участвует в биосинтезе пуриновых оснований.

Глутаминовая (α-аминоглутаровая) кислота

Обладает слабокислыми свойствами, придает белкам гидрофильные свойства. Способна к образованию ионных и водородных связей.

Заменимая аминокислота.

Играет важную роль в азотистом обмене ( перенос аминогрупп, связывание токсического для организма аммиака ).

Изолейцин (α-амино-β-метилвалериановая кислота)

Придает белкам гидрофобные свойства благодаря наличию углеводородного радикала.

Установлено, что N-концевой изолейцин в молекуле α-химотрепсина участвует в осуществлении каталитического акта.

Незаменимая аминокислота

При брожении может служить источником сивушных масел..

Лейцин (α-аминоизокапроновая кислота)

В организмах – в состав всех белков. Придает белкам гидрофобные свойства благодаря наличию углеводородного радикала.

Незаменимая аминокислота.

При брожении может служить источником сивушных масел.

Лизин

Выраженные основные свойства, что обуславливает основный характер белка. Способен к образованию ионных и водородных связей.

Незаменимая аминокислота.

Метионин (α-амино-γ-метилтиомасляная кислота)

Остаток метионина в молекулах белков, по-видимому, не играет существенной функциональной роли, содержание его в белках, как правило не велико. Однако метионин занимает ключевое положение на начальных этапах биосинтеза белка, образуя специфические комплексы с т-РНК и являясь инициатором синтеза полипептидной цепи.

Незаменимая аминокислота.

Служит в организме донором метильных групп при биосинтезе холина, адреналина и многих других биологически важных веществ, а также источником серы при биосинтезе цистеина.

Пролин (пирролидин-2-кардоноваякислота

Пролин влияет на характер укладки полипептидной цепи белка при формировании его третичной структуры.

Заменимая аминокислота.

Является предшественником оксипролина.

Серин (α-амино-β-оксипропионовая кислота)

Группа –ОН серина способна участвовать в образовании водородных связей, стабилизируя вторичную и третичную структуры белка. Кроме того остаток серина в полипептидной цепи белка способен вступать в реакции нуклеофильного замещения, приводящие к образованию ковалентного промежуточного соединения. Благодаря этому серин входит в состав активного центра некоторых ферментов.

Заменимая аминокислота.

Играет важную роль в проявление каталитической активности многих расщепляющих белки ферментов. Входит в состав некоторых сложных липидов.

Тирозин (α-амино-парагидроксифенил-

пропионовая кислота)

Участвует в образовании водородных связей.

В молекуле гемоглобина остаток тирозина в 140 и 145 положении обеспечивает связывание О2.

Ковалентная модификация тирозина в структуре белков ведёт к изменению их физиологической активности.

Заменимая аминокислота.

В организме человека и животных – исходное вещество для синтеза гормонов щитовидной железы, адреналина и др.

Треонин (α-амино-β-оксимасляная кислота)

Может участвовать в образовании водородных связей.

Оксигруппа треонина служит местом присоединения сахарных колец в гликопротеидах.

Незаменимая аминокислота, потребность в которой особенно высока у растущего организма.

Триптофан

Способствует образованию α-спирали белка, т.е. формирует его вторичную структуру.

Водородный атом у азота пиррольного кольца обладает свойствами образовывать связи с плоскими молекулами, а также с группами, локализованными внутри глобул белков.

Незаменимая аминокислота.

Используется клетками млекопитающих для синтеза никотиновой кислоты

( витамин PP ) и серотонина, насекомыми – пигмента глаз. При гнилостных процессах в кишечнике из триптофана образуются скатол и индол.

Фенилаланин (α-амино-β-фенилпропионовая кислота)

Принимает участие в формировании вторичной структуры белков.

В молекуле гемоглобина фенольное кольцо фенилаланина обеспечивает контакты с плоской структурой гема.

Фенольная боковая цепь остатка фенилаланина в ферментах и белковых субстратах участвует в гидрофобных взаимодействиях, обеспечивая образование фермент-субстратного комплекса.

Незаменимая аминокислота.

Является предшественником тирозина.

Цистеин (α-амино-β-тиопропионовая кислота)

Благодаря наличию –SH группы способен образовывать дисульфидные мостики, тем самым стабилизирую вторичную и третичную структуры белков.

Цистеин важен для проявления биологической активности многих ферментов, белковых гормонов. В организме легко превращается в цистин.

Список литературы

1. Березин И.В., Савин Ю.В. Основы биохимии: учебное пособие – М: Издательство МГУ, 1990 – 254с.

2.Березов Т.Т., Коровкин Б.Ф. Биологическая химия – М: Медицина, 1998 – 704 с.

3. Біологічна хімія: практикум /.під ред. Гонського Я.І. – Тернопіль:Укрмед книга,2001 – 288с.

4. Біохімія: підручник / Кучеренко М.Є., Бабенюк Ю.Д.,

Васильєв О.М., Виноградова Р.П. та інші – К: Видавничо-поліграфічний центр “Київський університет”, 2002 – 480с

5. Вороніна Л.М. та інші Біологічна хімія – Х: Основа; Видавництво УарФА, 1999 – 640с.

Доклад: Стерилизация собак: За или против?

Стерилизация собак: За или против?

В идеальном мире у каждого щенка, который родился на свет должен быть дом и любящий заботливый хозяин. Я надеюсь, что мои читатели именно таковыми и являются и их собаки самые счастливые на свете. Но, к сожалению, в жизни не всем так везет. Миллионы никому не нужных щенков и взрослых собак ежегодно уничтожаются. Только очень небольшой процент бездомных животных попадает в приют. Не говоря уже о том, что даже самый лучший приют все равно остается приютом.

Инстинкт продолжения рода один из самых сильных, и какие бы меры Вы не предпринимали в период течки своей собаки, она, поддаваясь инстинкту, будет делать все возможное, чтобы «выйти замуж» за первого встречного. Возбужденные кобели также найдут способ, чтобы вырваться на свидание. Часто ничто не может остановить кобеля: ни команды, ни заполненная машинами дорога, ни забор. Сколько так пропало собак — не сосчитать. Сколько пролито слез безутешными хозяевами? Но не будем думать о худшем. Вы нашли свою собаку. Кобеля — грязного, блохастого, ободранного и скорее всего больного. Ничего — справимся. Суку — то же самое плюс почти всегда беременную. Может быть Вы успеете обратиться к хорошему ветеринару и он избавит Вашу собаку (консервативно или оперативно) от столь «долгожданного» Вами пополнения. Но и тут не все так просто. Гормональные препараты, препятствующие развитию беременности нужно применять в определенные и очень короткие сроки после нежелательной вязки. Но и тогда успех не гарантирован. Часто владельцы собак обращаются ко мне с просьбой сделать «укол от беременности». Через 10-15 дней после вязки. Беременность не «рассасывается» ни от каких уколов! Беременности можно не дать наступить, можно не дать развиться, прервать. Аборт сделать собаке как женщине нельзя. Нельзя через влагалище выскоблить слизистую оболочку матки из-за строения половых органов суки. Поэтому аборт у суки — это то же «кесарево сечение», только в более ранние сроки беременности. При помощи лапаротомии (вскрытия брюшной полости) добираются до матки и разрезав ее удаляют плоды. Так что избавить собаку от нежелательной беременности технически даже сложнее, чем женщину.

Но если все-таки щенки родятся у вашей собаки то их судьбы полностью лежат на Вас. А выбор у Вас не такой уж и большой.

Первое: Вы можете вызвать врача и усыпить неугодных Вам щенков (хотя не каждый врач пойдет на это, лично я — нет), или еще более «гуманно» утопить или закопать их живьем. Нельзя читать без содрогания? Но ведь именно так многие люди и делают и считают это нормой! Может им и в голову не приходит, что щенки живые, им больно! Это убийство! Каждая щенячья жизнь лежит на Вашей совести.

Второе: Вы оставили детей Вашей собаки и обрекли себя на огромные хлопоты по выращиванию и устройству в хорошие руки Ваших «байстрят». После всех перепетий вряд ли Вы захотите еще раз вязать свою суку.

Особенно возмущает глупость и подлость некоторых владельцев кобелей, которые специально водят своих собак на уличные «собачьи свадьбы». Страдают все. Ваш драгоценный пес, о половой жизни которого Вы так печетесь, может заразиться многими болезнями. Собаки не болеют СПИДом и сифилисом. Но у них есть одно венерическое заболевание — трансмиссивная саркома. Передается только половым путем. Представляет собой разлагающиеся зловонные опухолевые разрастания на слизистой оболочке половых органов кобелей и сук. Лечится только оперативно, иногда с удалением больших участков слизистой оболочки половых органов. Послеоперационный период очень болезненный. Саркома очень заразна для собак и часто, даже после удаления, рецидивирует.

Помимо такого специфического заболевания при столь тесном контакте Ваша собака может заразиться почти всеми инфекционными и паразитарными заболеваниями.

Несчастная бродячая сука станет во столько раз несчастней, скольких родит никому не нужных щенков. А ведь это не просто несчастные собаки — это Ваши «внуки». И именно Вы обрекли их на жизнь полную лишений и незаслуженных обид. Вы обрекли их на скорую гибель!

Течка у сук обычно бывает два раза в год и длится чуть меньше месяца. Помимо проблем, перечисленных выше Вас каждую течку ждет ряд более мелких хлопот и неудобств.

Но если Вы обладатель прекрасной племенной собаки, хотите и можете себе позволить заниматься разведением и улучшением породы, или у Вас живет любимая дворняжка, но все родственники и друзья мечтают иметь щенка только от нее — получайте потомство. Радость от желанных щенков с лихвой перекроет все хлопоты, неудобства, затраты и переживания.

Но если Вы имеете собаку-друга, компаньона и не более, то правильнее всего стерилизовать ее.

Стерилизация суки сегодня — не такая уж сложная операция. Делается она под общим наркозом. Не пройдет и двух недель и Ваша любимица абсолютно здорова. Ей никогда не будет угрожать нежданная беременность, а Вам не придется два раза в год оберегать ее от назойливых кобелей. У нее снизится опасность многих заболеваний в зрелом возрасте, включая столь частые опухоли молочной железы. И у нее и у Вас проблем станет меньше.

Кастрация кобелей вообще не сложная операция. Но зато снизится вероятность того, что Ваш любимец убежит и где-то погибнет. Он станет более послушным и менее агрессивным по отношению к другим кобелям. В основном же характер собаки не меняется после стерилизации.

И не нужно очеловечивать собаку, приписывая ей свои переживания. Не будет расстраиваться стерилизованный кобель, что он кастрат и друзья перестанут его уважать. А кастрированная сука, что она дескать «старая дева» — что подумают о ней на работе. Собака не будет об этом думать, просто у стерилизованной собаки на одну проблему в жизни меньше.

Собаки слишком хороши потому, что они собаки. Они обладают многими человеческими достоинствами и не имеют почти ни одного человеческого порока. Собаки достойны уважения, и людям есть чему у них поучиться. Но собака — это животное. Поэтому свои мысли и сомнения не нужно отождествлять с ее переживаниями.

Стерилизация — гуманная операция во благо собачьего рода и для облегчения жизни рода человеческого.

Список литературы

Для подготовки данной работы были использованы материалы с сайта http://www.zoosite.ru/

Доклад: Герман Холлерит

Работа ученика 8 класса “А” Белкина Геннадия

Гимназия № 1567, Москва

Родители Германа Холлерита были выходцами из Германии, спасавшимися от революционеров и приехавшими в Америку. В 1860 году 29 февраля у них родился сын – Герман. В школе репутация у Германа была умного, но ленивого ученика. У него были проблемы с каллиграфией и другими предметами, требующими аккуратного письма, так как у него была дисграфия. Но учителя не обращали внимания на болезнь и заставляли бедного Холлерита переписывать одни и те же страницы по много раз. Зато у Германа были способности и желание заниматься точными науками. В конце концов Холлерит не вытерпел и в 14 лет ушел из школы. Год он занимался с лютеранским священником и затем поступил в престижный Нью-Йоркский Сити-колледж. Через четыре года юноша окончил этот колледж и пошел работать в Колумбийский университет на кафедру математики к знаменитому профессору Троубриджу. Через некоторое время профессора пригласили на работу в ведомство, которое занималось переписью населения Америки. Троубридж позвал вместе с собой Холлерита. Герман согласился, но вскоре понял, что ему не интересна эта работа. Ему хотелось изобрести какую-нибудь вычислительную машину, которая бы сама делала эти расчеты. В 1882 году Холлерит перешел на другую работу преподавателем прикладной механики в Массачусетский университет. Как-то раз он возвращался с работы домой на поезде. К нему подошел контролер и пробил его билет. Холлерит, на минуту задумавшись, а потом улыбнувшись, побежал в свою лабораторию и заперся там на несколько дней.

Вскоре в лаборатории появилась странная на вид машина – статистический табулятор, предназначавшийся для переписи населения.

Он представлял собой металлический лист, по которому двигалась перфорированная (продырявленная в определенных местах, как железнодорожный билет) лента. Сверху на ленту опускалась металлическая полоска с затупленными гвоздями. Если какой-нибудь гвоздь попадал в отверстие в ленте, то замыкалась электрическая цепь, и включался счетный механизм. Позже Холлерит понял, что перфоленту использовать не выгодно (она быстро перетиралась) и стал использовать вместо нее перфокарты (картонные пластинки с отверстиями).

На переписи 1890 года был колоссальный успех. При помощи табулятора Холлерита перепись, которая должна была длиться около 9 лет, прошла за один месяц. Холлерит использовал 43 машины и 43 сотрудника, и Американский бюджет (всего в несколько десятков миллионов долларов в год) сэкономил около 5 миллионов. Герман получил грандиозный по тем временам гонорар – 10 тыс. $, ученую степень доктора естествознания. Его систему использовали многие страны мира, выплатив ему немалые деньги при этом. Все деньги он вложил в свою фирму ТМС (Tabulating Mashine Company). Но вскоре Холлерит потребовал у правительства 1 миллион долларов на перепись населения США в 1900 году. Власти решили использовать его систему, обходя его патенты. В 1911 году Чарльз Флинт купил почти разорившуюся компанию Холлерита и переименовал ее в Computer Tabulating Recording Company – CTRC. В 1920 году директором этой фирмы стал Томас Уотсон. В 1924 году новый владелец фирмы переименовал ее в знаменитейшую ныне IBM (International Business Mashines). В 1929 году Герман Холлерит скончался от сердечного приступа.

Герман Холлерит

Табулятор Холлерита

Герман Холлерит

Перфоратор Холлерита

Доклад: Салтыков-Щедрин М.Е.

Салтыков-Щедрин М.Е.

Салтыков Михаил Евграфович, Салтыков-Щедрин (настоящая фамилия — Салтыков; псевдоним Н. Щедрин)

15(27).1.1826, с. Спас-Угол, ныне Калязинский район Калининской области, — 28.4 (10.5).1889, Петербург, русский писатель.

Отец — из старинного дворянского рода, мать — из семьи богатого московского купца. Детские годы Салтыкова прошли в усадьбе отца, в обстановке крепостнического быта, описанного им впоследствии в «Пошехонской старине». Воспитывался в московском Дворянском институте (1836-38) и Александровском (бывшем Царскосельском) лицее (1838-44). Здесь начал писать и печатать стихи. По окончании лицея служил в канцелярии Военного министерства (1844-48). В 40-х гг. сблизился с передовым кружком петербургской молодЕжи — петрашевцами, пережил увлечение утопическим социализмом Ш. Фурье и Сен-Симона.

Первые повести Салтыкова «Противоречия» (1847) и «Запутанное дело» (1848), исполненные острой социальной проблематики и написанные в духе «натуральной школы», вызвали недовольство властей: в апреле 1848 Салтыкова был арестован, а затем выслан на службу в Вятку за «… вредный образ мыслей и пагубное стремление к распространению идей, потрясших уже всю Западную Европу и ниспровергших власти и общественное спокойствие» (слова Николая I о повестях Салтыкова — цитата по книге: Макашин С., Салтыков-Щедрин. Биография, т. 1, 1951, с. 293).

В Вятке Салтыков был назначен старшим чиновником особых поручений при губернаторе, с 1850 — советником губернского правления. Из многочисленных служебных разъездов по Вятской и смежным губерниям Салтыков вынес богатый запас наблюдений над крестьянской жизнью и провинциальным чиновным миром. Смерть Николая I и новый правительственный курс после поражения в Крымской войне 1853-56 принесли Салтыкову в конце 1855 свободу. Вернувшись в Петербург в обстановке наступившего общественного подъЕма, он сразу же возобновляет литературную работу, прерванную почти восьмилетним «вятским пленом».

В программной статье «Стихотворения Кольцова» (1856) Салтыков декларирует требования к писателям: возвышать общественно-практическую роль литературы, заниматься «исследованием» современности, социальных вопросов и прежде всего коренных нужд народной жизни. Статья была запрещена цензурой, но заявленную в ней программу Салтыков художественно воплощает в «Губернских очерках» (1856-57), изданных от имени «надворного советника Н. Щедрина» (псевдоним, почти заменивший в сознании современников подлинное имя автора). Русская жизнь последних лет крепостного строя отразилась в первой книге Салтыкова необычайно широко и остроконтрастно: резко отрицательно по отношению к крепостничеству, чиновной администрации; скептически — к «талантливым натурам» («лишним людям») из дворянско-помещичьей интеллигенции; с любовью и надеждой — к народному крестьянскому миру. Н. Г. Чернышевский и Н. А. Добролюбов высоко оценили «дух правды» этого произведения, сильного в изображении социальной среды и социальной психологии. Очерки имели огромный успех и сразу создали автору громкое писательское имя.

Однако в это время Салтыков ещЕ не решался оставить государственную службу. К тому же он полагал тогда, что само правительство, заявившее о новом либеральном курсе, способно осуществить далеко идущие прогрессивные преобразования, и хотел участвовать в них непосредственно. В 1856-58 он служит чиновником особых поручений в министерстве внутренних дел, участвует в подготовке крестьянской реформы. В 1858-62 С. — вице-губернатор в Рязани, затем в Твери. Как администратор (крепостники прозвали его «Вице-Робеспьером») С. возбудил десятки судебных преследований против помещиков-преступников, удалил со службы многих взяточников и воров. В начале 1862, вероятно, по негласному предложению властей, Салтыков вышел «по болезни» в отставку. Жизнь и служба в провинции дали ему много материала для творчества. Вместе с тем нахождение на высоких постах губернской администрации развеяло либерально-просветительские иллюзии Салтыкова, веру в возможность прогрессивного «общественного служения» на поприще государственной службы.

В годы вице-губернаторства Салтыков продолжал печатать (с 1860 преимущественно в «Современнике») рассказы, очерки, пьесы, сцены. Некоторые из них примыкали к «Губернским очеркам», образуя вместе с ними «крутогорский цикл», другие предназначались для начатых, но распавшихся циклов — об «умирающих» и «глуповцах». Оба цикла объединялись мыслью об исторической обречЕнности самодержавно-крепостнического строя. Большинство этих очерков и сцен вошло в книги «Невинные рассказы» и «Сатиры в прозе» (обе — 1863). Уйдя со службы, Салтыков предпринял попытку издания своего журнала «Русская правда», задуманного для объединения «всех сил прогресса», но правительство не разрешило этого.

После ареста Чернышевского и 8-месячной приостановки «Современника» Салтыков вошЕл (по приглашению Н. А. Некрасова) в редакцию этого журнала, где вЕл большую писательскую и редакторскую работу. Его ежемесячные обозрения «Наша общественная жизнь» остались выдающимся памятником русской публицистики и литературной критики 60-х гг. В 1864 в ходе полемики с журналом «Русское слово» и «почвенническими» журналами братьев Достоевских «Время» и «Эпоха», русский ежемесячный литературный и политический журнал, издававшийся в Петербурге в 1864-65 М. М. и Ф. М. Достоевскими взамен их же журнала «Время». В «Эпохе» публиковались Ф. М. Достоевский, А. А. Григорьев, Н. Н. Страхов, И. С. Тургенев, Н. С. Лесков и др. Журнал проводил идеи почвенничества, близкие программе славянофилов. Полемизировал с «Современником» и «Русским словом».

Реферат: Черный гриф в Крыму

Черный гриф в Крыму

Б.А. Аппак

Алушта, Республика Крым

1. Введение

Численность птиц-падальщиков, в первую очередь черного грифа (Aegypius monachus), неуклонно сокращается. Основные причины этого – ухудшение кормовой базы, отлов, отстрел, беспокойство и др. Крымская популяция этой птицы находится на грани вымирания. Спасти ее можно только безотлагательным проведением ряда мер, направленных на стабилизацию, а затем и увеличение численности. Прежде всего, это подкормка, охрана мест гнездования, создание банка генофонда путем разведения грифов в неволе. Для претворения в жизнь этих мер необходимы глубокие знания биологии вида, основанные на многолетних наблюдениях. Крымская популяция грифов по своей изученности уникальна. Птицы находились под наблюдением сотрудников Крымского природного заповедника более 70 лет. Автор исследовал особенности экологии черного грифа с 1987 по 2000 г.

2. Материал и методика

Изучение биологии и численности грифов проводилось по методике стационарных наблюдений за хищными птицами (Осмоловская, Формозов, 1952) с учетом особенностей подобных исследований в горах (Абуладзе, 1989). Основной принцип методики заключается в продолжительных визуальных наблюдениях с пунктов с хорошим обзором, которые проводились автором в течение 920 часов. Гнезда грифов мы разыскивали, осматривая в бинокль места их возможного гнездования. С большого расстояния они выглядят светлым пятном на вершине сосны, с черной точкой посередине, если в гнезде сидит птица. Наблюдения за гнездованием грифов проводились на двух контрольных гнездах: в верховьях р. Улуузень и на склонах г. Черная методом суточных наблюдений в течение 3-5 суток подряд. Всего проведено 520 часов таких исследований. Самца от самки отличали визуально, преимущественно по более темной окраске головы. Молодых птиц – по черному оперению, которое с возрастом, по-видимому, светлеет. Некоторые грифы Крымской популяции имели светлую, почти как у белоголовых сипов (Gyps fulvus), окраску.

Питание грифов изучалось в 1988, 1997, 2000 гг. путем собирания погадок на контрольных гнездах и на земле под другими гнездами. Процентное содержание кормов определялось по встречаемости шерсти или перьев того или иного вида в погадках. Учеты грифов проводились на водопое, принаде из мясных отходов и падали. Принаду из мясных отходов мы накрывали шкурой кабана, чтобы мясо не растаскивалось воронами (Corvus corax). Грифы доставали мясо, приподняв шкуру. В качестве падали использовали специально отстрелянного оленя, а также свиные туши.

Кроме этого регистрировались все другие случаи больших скоплений грифов. Проводился опрос работников заповедников, птицефабрик, кролеферм и свалок в городах Алуште и Симферополе. Численность популяции определялась, как и Ю.В. Костиным (1983), по количеству грифов, одновременно отмеченных в наиболее крупных скоплениях.

В определении состава погадок нам оказывал помощь Э. Савин, а в сборе материала по численности и миграциям грифов – М. Бескаравайный, В. Кинда, С. Костин, С. Прокопенко, А. Полумеев, Н. Тарина, за что автор выражает им глубокую признательность. Работа проводилась, главным образом, на территории Крымского природного заповедника.

3. Результаты и обсуждение

3.1. Миграции, полет

Черный гриф – оседлая птица Крыма, совершающая по полуострову кормовые миграции, связанные с наличием корма в тех или иных местах. В начале наших исследований во время гибели водоплавающих птиц в Каркинитском заливе в январе 1987 г. в 150 км от мест гнездования грифов, научным сотрудником Крымского природного заповедника Н. Тариной (личн. сообщ.) была отмечена стая этих птиц, кормящаяся трупами примерзших ко льду лебедей-кликунов (Суgnus cygnus). Отмечались также грифы возле с. Карасевка Нижнегорского района. 19.08.1990 г. пара птиц летала над центром г. Симферополь. В последние годы сведения о встречах грифов в отдаленных от мест гнездования районах Крымского полуострова стали поступать к нам значительно чаще. Птицы неоднократно отмечались на Карадаге, в Бахчисарайском, Белогорском, Нижнегорском, Севастопольском, Судакском и Черноморском районах, а также на Керченском полуострове, причем на Карадаге 2 особи держались в течение всей зимы 1998/1999 гг. (личн. сообщ. М. Бескаравайного).

Основной полет грифа – разведывательное статическое парение. Набор высоты с использованием термиков – явление в горах довольно редкое. Чаще всего птицы пользуются восходящими потоками воздуха, обтекающими склоны гор. Употребляют грифы и динамическое парение с использованием ветра. При этом птицы парят кругами, меняя форму крыльев. Когда грифы, делая круг, летят против ветра, крылья становятся широкими, концы первостепенных маховых расходятся, при полете по ветру – крылья заостряются. Характерен для грифов смешанный полет, когда активные машущие движения чередуются с кратковременным планированием. При таком полете птицы делают от трех до восьми взмахов.

К гнезду грифы подлетают всегда сверху по склону горы, используя своеобразный полет с резкой потерей высоты. Крылья при этом подогнуты, хвост поднят под углом в 45°, голова приподнята, ноги вытянуты вперед (Акимов, 1940). Спуск при таком полете идет по спирали и сопровождается шумом. Улетают от гнезда только вниз по склону. Активным машущим полетом грифы пользуются очень редко. Только однажды за весь период исследований птица улетела с гнезда таким полетом, сделав при этом не менее пятидесяти взмахов крыльями с частотой два взмаха в секунду. М.П. Акимов (1940) указывает на то, что грифы избегают летать в тумане, однако в период гнездования птицы могут при необходимости подлететь к гнезду и в густой туман. В сильный ветер грифы могут зависать на некоторое время на одном месте, причем крылья при этом изогнуты и заострены. Во время парения птицы иногда резко опускают крылья вниз.

Своеобразна защита грифов в полете от других хищных птиц. Так мы наблюдали, как на них нападал чеглок (Falco subbuteo), когда грифы пролетали вблизи от его гнезда. Если сокол атаковал их сверху, грифы ставили крылья вертикально, пытаясь нанести ему удар верхним крылом.

Для взлета с земли птицам необходимо достаточное для разбега пространство. Разгоняются грифы по возможности вниз по склону. Испуганные насытившиеся птицы во время взлета отрыгивают корм.

3.2. Гнездование

М.А. Мензбир (1895), побывав в местах современного гнездования грифов в Крыму, считал его залетной птицей. О том, что этот вид гнездится на полуострове, стало известно только после публикации работы А. Сеницкого (1898). Остается неясным, действительно ли грифы не гнездились здесь в период экспедиции М.А. Мензбира или гнезда их просто не были найдены. В настоящее время вид гнездится только на территории Крымского природного заповедника.

В местах гнездования грифы появляются в январе (Костин, 1983), по нашим сведениям – в последней декаде февраля. В это время (в начале наших исследований) пары кружили вблизи от гнезд, слетаясь ненадолго в общую стаю и опять разлетаясь к гнездам, изредка садясь на открытые участки крутых склонов г. Черная. Токовых полетов мы не наблюдали. Только иногда партнеры летают синхронно близко друг от друга. Однажды, в первой декаде апреля, одна из птиц имитировала нападение на партнера снизу, перевернувшись в воздухе кверху ногами, издавая при этом своеобразный клекот. Всего было три таких “нападения”. Однако подобную имитацию мы наблюдали и осенью во время полета пары птиц с птенцом этого года. Одна из взрослых птиц “напала” на партнера сверху, применив описанный М.П. Акимовым (1940) тип полета, используемый при посадке на гнездо. Создалось впечатление, будто птица хотела сесть на спину партнеру, который, защищаясь, перевернулся кверху ногами.

Тип гнездования грифов в начале наших исследований был групповым, или одиночным. М.П. Акимов (1940) считал его колониальным, однако никаких совместных действий птиц, кроме полетов за кормом, мы не наблюдали. Столкновений между близко гнездящимися парами также не было. Совместной защиты от врагов нет из-за их практического отсутствия.

Гнездовой биотоп – крутые, щебнистые склоны гор, поросшие старыми деревьями на высоте от 650 до 1300 м н. у. м. Древесная растительность состоит из дубового редколесья, редких куртин можжевельников, граба и сосны (Розанов, 1931). Гнездовые участки грифов были расположены преимущественно на склонах южной и юго-восточной экспозиции. Это, по нашему мнению, связанно не с необходимостью использования грифами термических потоков воздуха, ранее всего развивающихся утром на прогреваемых склонах (Костин, 1983), а с тем, что южные склоны Крымских гор более крутые, от 30° и более (Акимов, 1940) и менее доступные, чем северные. Здесь на гнездящихся грифов меньше воздействуют факторы беспокойства: неорганизованный туризм, различные лесохозяйственные работы. В пользу этого предположения говорит и то, что ранее существовали гнезда грифов и на северных склонах. В настоящее время сохранилось только одно нежилое гнездо на северном склоне г. Черная в центре заповедника. Кроме этого, подлетая к гнезду или слетая с него, грифы никогда не пользуются восходящими потоками воздуха, а применяют активный машущий полет с планированием.

Ю.В. Костин (1983) предполагал, что пары грифов постоянны. По нашим визуальным наблюдениям, в контрольном гнезде на г. Черная в течение нескольких лет гнездилась одна и та же пара.

К гнездованию приступает, в среднем, 20,3 % популяции. В последние годы процент гнездящихся птиц сократился по сравнению с периодом начала наших исследований в 1,6 раза. Не гнездящиеся птицы держатся отдельной стаей. Мы отмечали такое скопление в заказнике “Хапхал”. Иногда не принимающие участия в гнездовании грифы прилетают на места гнездования и летают вместе с гнездящимися птицами.

Гнездовой консерватизм грифов ярко выражен. Строительство нового гнезда наблюдал М.П. Акимов (1940). Птицы укладывали строительный материал на соседнюю с гнездом сосну. Во время наших исследований одна гнездящаяся пара также носила сухие ветки на соседнюю сосну, однако это гнездо так и не было достроено. Ремонт гнезд заканчивается к началу марта, причем часть обновленных гнезд затем не занималась. Возможно потому, что отдельные пары гнездятся не каждый год (Костин, 1983), или таким образом пара грифов сохраняет для себя несколько гнезд и занимает их попеременно. Даже в годы, когда грифы вообще не гнездились, часть гнезд ремонтировалась. Заброшенное гнездо в течение двух–трех лет разрушается.

В гнездовой подстилке вырванная с корнем трава, а также шерсть и перья животных из растоптанных птицами погадок. Все известные нам гнезда грифов в Крыму были устроены на вершинах сосен и только одно на можжевельнике вонючем. Его высота над землей – 3,75 м; размеры (здесь и далее в см): D = 108 и d = 54. Ю.В. Костин (1983) отмечает гнездование грифов на буках, в чистом буковом лесу, однако мы таких гнезд не находили. Размеры гнезд (n = 9): D = 130–200, d = 40–70, H = 50–100 и h = 15–35 (Костин, 1983). В последние годы высота расположения гнезд над землей увеличилась, в среднем, с 6 (Акимов, 1940) до 10 м. Предположения цитируемого автора о том, что старые гнезда крупнее новых нашими наблюдениями не подтвердились. Понятие “старые” применительно к гнездам грифа вообще относительно, так как строительный материал (сухие ветки и сучья) постоянно меняется. Нижние ветки гнезда гниют и осыпаются, верхняя часть ежегодно достраивается. Под многолетними гнездами иногда накапливаются большие кучи опавшего строительного материала. Размер гнезда, которому не менее пятидесяти лет, визуально не отличается от других гнезд. Величина и форма постройки зависит от вершины сосны, на которой оно расположено. Если ветви верхушки дерева горизонтальные, то гнездо плоское и широкое. Размеры такого гнезда: D = 235, d = 93 и H = 65. Если вершинные ветви растут под углом, то постройка сооружается высокая, иногда чуть скошенная, с небольшим диаметром.

Спаривание на гнезде наблюдали 7.03. 1930 г. (Акимов, 1940). Мы отмечали спаривание в условиях неволи в г. Алуште 16.02 и 17.03.1989 г., а также 29.03.2000 г. Во время спаривания, которое проходило на земле и длилось 15–20 секунд, самец балансировал крыльями, а самка издавала довольно сильные крики.

В кладке всегда одно яйцо белого цвета, которое откладывается в начале – середине марта, причем в гнездах расположенных в верховьях р. Улуузень откладка яиц происходит на 10–15 суток позже, чем в других местах. Вероятно, это связанно с более поздним сходом снежного покрова и частыми весенними туманами, попадающими в ущелье с Южного Берега Крыма. Размеры яиц (n = 10): 84,0–104,0 х 64,0–72,0, средние – 92,8 х 69,3 мм; вес почти свежих яиц: 230 и 270 г (Костин, 1983).

Насиживание длится 55 суток (Акимов, 1940). Цитируемый автор считал, что насиживают оба родителя поочередно, однако мы за 162 часа наблюдений за насиживающими птицами ни разу не видели их смены. В утренние или вечерние часы, один раз в сутки, к насиживающим птицам подлетали их партнеры, садились на гнездо на несколько минут и улетали. Однажды насиживающая птица бросилась к прилетевшей, явно выпрашивая корм, однако кормления или отрыгивания корма на гнездо не было. В другой раз партнер принес в клюве пучок подстилки. Создается впечатление, что насиживает только самка, голодая при этом. Однако это предположение требует дополнительных исследований. Насиживают грифы очень плотно, гнездо покидают только в крайнем случае, например, во время беспокойства. Сидит птица всегда спиной к солнцу. В течение светового дня девять – двенадцать раз разминается и переворачивает яйцо, подкатывая его под себя.

Птенцы появляются в конце апреля – мае (Костин, 1983). В 1989 г. вылупление началось 15.05, в 1990 г. – 4.05. Днем обогревает птенца только самка. По ночам, в течение 30-40 суток, самка – 88,9 %, самец – 11,1 % зафиксированных ночлегов. Смену взрослых птиц на гнезде с сопровождением ритуальными движениями (потрагивание друг друга клювом) мы наблюдали только один раз. Обычно птицы покидали гнездо задолго до прилета партнера. В начале выкармливания самец прилетал на гнездо после отлета самки и находился в гнезде полтора – три часа. Частых смен взрослых особей мы не наблюдали. Если птицу в вечернее время вспугнуть с гнезда, то она может не вернуться в него на ночь. Так, самка не прилетела обогревать птенца двухнедельного возраста. Ночевку взрослых птиц вне гнезда мы отмечали дважды: один раз птица ночевала на вершине сосны у подножия скал в верховьях р. Улуузень, второй раз самец ночевал на горизонтальном суку засохшего дерева недалеко от контрольного гнезда на г. Черная. Прилетела птица на ночевку в 1900, улетела в 700.

После того, как грифы перестают обогревать птенца, он все время находится в поле зрения родителей. В том случае, когда к гнезду приближаются вóроны, одна из взрослых птиц сразу же садится на гнездо и отгоняет их ударами крыльев. По-видимому воронов привлекают остатки мяса, так как попыток напасть на птенца они не делали и вели себя очень осторожно. Подросший птенец прогоняет воронов сам. В случае непогоды (дождя или града) самка прилетает на гнездо и укрывает птенца. Во время сильных ливней крылья, голова и хвост взрослой птицы опущены таким образом, чтобы вода стекала с намокшего оперения. В возрасте полутора месяцев взрослые птицы уже не укрывают птенца даже во время ливня с градом. После вылупления птенца в жаркое время дня взрослая птица сидит на гнезде так, чтобы птенец постоянно находился в ее тени. Повзрослевшая молодая особь во время кормления также старается попасть в тень от взрослой птицы.

В выкармливании птенца принимают участие оба родителя. В первые полтора месяца они кормят его до пяти раз в день, затем количество кормлений снижается до одного, редко двух, и только в один день наблюдений кормления не было совсем. До тех пор, пока самка обогревает птенца, корм приносит преимущественно самец, отрыгивает его на гнездо, а самка кормит птенца небольшими “порциями”. Когда птенец подрастет, птицы носят корм по очереди, примерно в равном количестве. В это время было зарегистрировано 37 кормлений. Из них на самку приходится 58,8 %, на самца – 41,2 %. Кормление происходит, в основном, с 1200 до 1500 и очень редко вечером, после 1700. Взрослые улетали за кормом общей стаей, за исключением птиц, охраняющих птенцов. Мы неоднократно наблюдали также их одновременный прилет перед кормлением. Кормят птенца из клюва в клюв. Изредка, когда птенец не может сразу проглотить большой кусок, родители отрыгивают его на гнездо, а затем, отрывая небольшими частями, скармливают его птенцу. Ведет себя голодный птенец довольно сдержано. Выпрашивает корм, подойдя к взрослой птице, часто открывая клюв, и издавая писк. Но иногда, испуская хриплый клекот, начинает клевать взрослую птицу за ноги, вероятно довольно сильно, так как последняя отгоняет его клювом. После кормления птенец пытается подлезть под взрослую птицу, вынуждая ее перелетать на соседние ветви.

Как и М.П. Акимов (1940), мы ни разу не видели, чтобы грифы приносили корм в клюве или в лапах. Однако в гнездах мы находили кости животных, которые птицы едва ли могли проглотить. В период выкармливания птенца, родители изредка приносят пучки травы для подстилки. В гнездах мы находили также обломанные стебли с не созревшими семенами асфоделины. Поведение взрослых птиц у гнезда различно. Грифы, которые гнездились недалеко от дороги, увидев человека, сразу слетали с гнезда и долго в него не возвращались. Птицы, которые гнездились в редко посещаемых местах, подпускали человека близко к гнезду. Мы проводили наблюдения у таких гнезд не маскируясь. Когда птенец вырос, эта пара стала более осторожной. При работе исследователя на гнезде взрослые птицы, летая на большой высоте, беспокойства не проявляли, птенца защищать не пытались. В случае гибели одного из родителей, птенца выкармливает оставшаяся птица (Розанов, 1931).

Птенец во время вылупления покрыт однородным желтым пухом. У месячного птенца сквозь густой пух начинают пробиваться пеньки контурных перьев, а маховые достигают 3-4 см (Акимов, 1940). В возрасте 23 суток мы наблюдали первую, неудачную попытку птенца встать на ноги. В это же время он пробует самостоятельно разрывать мясо, а в месячном возрасте начинает махать крыльями. Полуторамесячный птенец свободно становиться на ноги. В случае опасности – затаивается. Через два месяца после вылупления птенец уже весь покрыт контурными перьями, большей частью еще в пеньках, между которыми торчит редкий пух (Акимов, 1940). В это время он начинает выходить на край гнезда, самостоятельно разрывает мясо. Один раз птенец, зацепившись за подстилку, упал на самый край гнезда, чуть из него не выпав. Во время дождя молодой гриф затаивается в лотке, а после него машет крыльями и, расправив их, сушит на солнце. При попытке человека забраться на гнездо издает шипение и угрожает клювом, а затем затаивается. Перед вылетом из гнезда птенец часто машет крыльями, подпрыгивая на месте, как бы делая попытки взлететь. Вылет птенцов происходит со второй половины августа до середины сентября (Акимов, 1940). После вылета птенцы остаются в районе гнездования и ночуют в гнезде (Акимов, 1940; Виноградов, 1963). Семьи не распадаются до следующей весны. Мы наблюдали пару грифов на отремонтированном гнезде, с которой находился прошлогодний птенец. Возможно, взрослые птицы прогоняют птенца перед откладкой яйца.

3.3. Питание

Питание черных грифов подробно не исследовано. В литературе, в основном, указывается, что пищей для них является падаль, главным образом, трупы крупных животных (Дементьев, 1951), или приводятся данные о поедании ими останков тех или иных отдельных видов. Между тем, определяющим фактором существования крымской популяции грифа, является именно кормовая база, которая в Крыму большей частью антропогенного происхождения (Аппак, 1992). Даже останки диких животных попадают птицам, преимущественно, в результате человеческой деятельности.

Пищей для грифов могут служить трупы любых, как диких, так и домашних животных, погибших в доступных для этих птиц местах. Однако решающим фактором в существовании популяции являются обильные постоянные источники корма. Так, М.П. Акимов (1940) указывает на питание грифов только павшими овцами, которые выпасались в то время в большом количестве на Никитской и Бабуганской яйлах. После присоединения этой территории к заповеднику в 1973 г., выпас овец здесь был запрещен, что подорвало кормовую базу грифов. Лишившись привычного, легко доступного, обильного источника пищи, грифы были вынуждены переключится на другие корма. Ю.В. Костин (1983) указывает на их питание в заповеднике трупами оленей, кабанов, косуль и домашних животных. Однако трупы диких животных не смогли полностью обеспечить грифов питанием. В начале наших исследований в погадках этих птиц (n = 37) в гнездовой период они составили всего 27,0 %, из которых 18,9 % занимали трупы зайцев. Учитывая нестабильную численность зайцев, такой высокий процент заячьей шерсти в погадках можно объяснить падежом русаков в период исследований. На Кавказе, например, заячья шерсть в погадках была обнаружена только один раз (Виноградов, 1963). Кроме этого, в погадках была шерсть других диких животных – косули, кабана, а также чешуя рыбы (во всех случаях по 2,7 %). Трупы диких животных обычно бывают недоступны грифам. Мы находили их в укромных местах заповедника: под пологом леса, в балках, под обрывами, под корнями упавших деревьев, в руслах рек. Пищей для грифов могут служить только трупы диких животных, погибших на открытых местах. Например, в августе 1989 г. на Бабуганской яйле погибли от удара молнии шесть оленей. Иногда на открытых местах погибают подранки.

Трупы домашних животных составили в питании грифов в начале наших исследований 73,0 %. Основой рациона стали корма, поедаемые на птицефабриках и кроликофермах – 51,4 %. Судя по встречаемости в погадках перьев домашних птиц (29,8 %), падаль на птицефабриках имела в начале наших исследований решающее значение в питании крымской популяции грифов. Шерсть кроликов составила 21,6 %. На кроликоферме совхоза “Дубки” Симферопольского района грифы и белоголовые сипы смешанной стаей в 40 птиц регулярно кормились трупами кроликов с 1984 по 1989 г. Шерсть домашних овец составила 16,2 %, домашней свиньи и лошади – всего по 2,7 % встреч.

К 1997 г. в питании грифов исчезли трупы кроликов и свиней, по причине закрытия крупных кроликоферм и сокращения свиноводческих хозяйств. Так, в 1995 г. полностью закрылось подобное хозяйство недалеко от с. Верхняя Кутузовка Алуштинского района, где нами регулярно отмечались кормящиеся грифы. В 1,8 раза сократилась встречаемость в погадках куриных перьев. Основное место в питании грифов вновь заняли павшие овцы. Появились трупы новых видов домашних животных, таких как коровы и козы, которых стали значительно больше содержать на приусадебных участках, а также собак, количество которых, в том числе бродячих и полностью одичавших, в последние годы сильно увеличилось. Число видов трупов диких животных за период исследований возросло в 1,8 раза. Однако к 1997 г. из состава погадок полностью исчезла шерсть крупных копытных, что объясняется резким снижением их численности, в том числе и на заповедной территории. Например, численность оленей в Крымском природном заповеднике к 1997 г. сократилась с 1056 до 410 особей, муфлонов – с 283 до 98, учеты кабанов в заповеднике в те годы не проводились, однако встречаемость их также резко снизилась.

В 1997 г. в питании птиц появились трупы несвойственно мелких видов диких животных, что убедительно указывает на недостаточность кормовой базы. Грифы были вынуждены кормится останками таких животных, как полевки, смертность которых в горной части Крыма в 1997 г. была очень высокой. Отмечена в этом году шерсть зайцев, а также куницы и барсука, которые оказались в погадках, возможно, в результате поедания трупов попавших в петли зверей, что неоднократно отмечается в последнее время. Появление в погадках перьев перелетных птиц связано с их гибелью поздней весной (с морозами и снегопадами) 1997 г.

В 2000 г. состав погадок (n = 82) был следующим. Трупы диких животных составили 18,5 %, что на 8,5 % ниже, чем в начале наших исследований. Из них удельное количество трупов зайцев – 12,3 %, барсуков – 2,5 %, лисиц, ежей, а также рыбы – по 1,2 %. Трупы домашних животных в питании грифов составили 81,0 %. Основой кормовой базы вновь стали корма, поедаемые на птицефабриках (трупы кур) – 50,6 %. Шерсть домашних овец составила 21,0 %, домашней кошки – 3,7 %, собаки и козы – по 2,5 %, лошади – 1,2 %.

Во время проведения учетов, выложив для приманки отстрелянного оленя, мы отметили, что в первый день наблюдений грифы свежее мясо есть не стали. Сделав на шкуре несколько разрывов, птицы пытались клевать мясо, затем отходили в сторону и сидели там до вечера. Расклевать оленя они смогли только на следующее утро. Свежие свиные туши птицы съели также на второй день. Поедает стая падаль очень быстро. Так 33 сипа и пять грифов съели труп оленя весом около 101 кг за полтора часа.  

3.4. Численность

Ю.В. Костин (1983), судя по скоплениям на падали, оценивал общее число грифов в Крыму в 60 особей. В начале наших исследований наибольшее количество грифов отмечено: в 1987 г. – 28 особей, в 1989 – 29, а в 1990 г. – 31 (в среднем – 29,3). Таким образом, к моменту проведения нами исследований численность популяции сократилась, в среднем, на 51,2 %, по сравнению с 1970-ми гг. (Аппак, 1992). По результатам учетов в 1999-2000 гг., наибольшее скопление грифов составило 14 особей. Следовательно, численность сократилась по отношению к началу наших исследований на 52,5 % и по отношению к данным Ю.В. Костина (1983) – на 76,7 %.

Снижение количества взрослых птиц не могло не оказать воздействия на число гнездящихся пар. Сведений о количестве жилых гнезд на территории всего Крымского природного заповедника в период его организации и первых лет работы, к сожалению, нет. Описана только небольшая колония на склонах хребта Синабдаг и г. Черная (Акимов, 1940). В 1935-1936 гг. из гнезд этой группы вылетело 9 птенцов (4,5 в год), а за 12 лет наших исследований (1989-2000 гг.) – 21 птенец (1,8 в год). Таким образом, число случаев успешного гнездования снизилось здесь на 80,0 %. В целом на территории всего Крымского природного заповедника в 1960-1970-х гг., по данным Ю.В. Костина (1983), гнездилось 5-8 пар (в среднем 6,5) грифов в год. В первые три года наших исследований (1987-1989) гнездилось, в среднем, 3,4 пары; следовательно, численность жилых гнезд к тому времени сократилась на 48,2 %. В последние три года исследований (1998-2000) гнездилась всего одна пара. Таким образом, число гнездящихся пар сократилось, по отношению к началу наших исследований, на 70,6 %, а по сравнению с 1960-1970-ми гг. – на 84,6 %. Причем, последнее гнездо сохранилось в самом центре заповедника на г. Черная. Гнезд вне территории Крымского заповедника не найдено.

Факторы, определяющие численность популяции грифов в Крыму, можно условно разделить на тесно связанные между собой климатические, трофические и антропогенные.

Влияние климатических факторов на успешное гнездование грифов ранее изучено не было. Ю.В. Костин (1983) считал, что грифы откладывают яйца без видимой связи с условиями гнездования и общего хода весны. Однако, по нашим данным, в годы с поздними обильными снегопадами грифы вообще не гнездятся. Так, 5.03.1989 г. высота свежевыпавшего снега в местах гнездовий была 117 см. В гнезде в верховьях р. Улуузень 31.03 еще не растаял утоптанный птицами снег. Пары грифов держались в этом году возле гнезд, ремонтировали их, но так и не загнездились. В 1996 г. снег выпал 26.03 высотой до 30 см и 10.04 – 8 см. В результате ни одна пара грифов не гнездилась. Что касается других неблагоприятных климатических факторов (ливень, град), то их отрицательное влияние на успешное размножение грифов возможно во время насиживания яиц и обогревания птенцов в случае беспокойства родителей. Вероятно так же неблагоприятное воздействие на гнездящихся птиц оказывают поздние, холодные весны, особенно на протяжении периода насиживания. Так, например, развитие растительности заповедника в последние годы задерживается в это время на 30-40 суток.

Решающее влияние на численность грифов оказывает кормовая база. Причиной первого резкого сокращения их численности послужило запрещение выпаса овец на Никитской и Бабуганской яйлах в результате присоединения их к заповеднику в 1973 г. В начале 1990-х гг. кормовая база грифов вновь резко ухудшилась из-за глубокого кризиса в птицеводстве и кролиководстве. Это, по-видимому, послужило причиной второго резкого сокращения численности популяции грифов в Крыму, начиная с 1991 г. И если в конце 1970-х гг., когда птицы были вынуждены искать новые источники корма, они могли некоторое время прокормиться трупами диких животных (Костин, 1983), то в настоящее время это вряд ли возможно, так как численность их значительно сократилась. Таким образом, дальнейшее существование популяции грифов в Крыму зависит от того, смогут ли эти птицы найти стабильный источник корма. Сокращение кормовой базы и численности грифов повышают роль пищевой конкуренции с белоголовыми сипами, которые в отличие от них разыскивают корм коллективно и собираются на падали быстрее. Слетевшись на корм большой стаей, сипы так быстро поедают его, что грифам почти ничего не остается. Так, мы наблюдали, как на трупе оленя собрались 33 сипа и всего пять грифов. В следующий раз на падали собрались 17 белоголовых сипов и только семь черных грифов. Других пищевых конкурентов мы не наблюдали. Вóроны расклевать шкуру крупного животного не могут, поэтому поедают только то, что остается после сипов и грифов.

Сокращение кормовой базы вызывает также ряд косвенных причин уменьшения количества грифов. В поисках корма птицы вынуждены совершать миграции далеко за пределы заповедника, что ранее не отмечалось (Акимов, 1940). Это повышает опасность отрицательного антропогенного воздействия: отстрела, отлова, отравления и т. п. За время наших исследований было отмечено 19 случаев гибели и отлова грифов.

Анализ причин снижения численности грифов свидетельствует о том, что 86,7 % известных случаев (n = 15) произошли по вине человека. На отлов с целью содержания в неволе или для продажи приходятся 40,0 % (из них два случая (13,3 %) отлова плохо летающих слетков), на отстрел – 26,7 %, на травмы по неизвестным причинам – 13,3 %, по причине беспокойства, от удара о линию электропередачи и попадание в капкан – по 6,7 %.

Одна из причин сокращения численности грифов – беспокойство птиц в период гнездования. Во время насиживания яиц и в первое время после вылупления птенцов они слетают с гнезда только в случае беспокойства. Это повышает опасность гибели яйца или птенца от переохлаждения или перегрева на солнце. Нам известен случай, когда потревоженные в начале насиживания грифы бросили гнездо. Особенно опасно беспокойство во время вылета молодых птиц из гнезда. Осенью 1989 г. лесник заповедника, находясь на обходе, вспугнул сидящего на открытом месте слетка грифа. Испуганная птица, не владеющая в достаточной степени полетом, взлетела и ударилась о дерево, в результате чего потеряла способность к полету. Беспокойство, по-видимому, одна из причин того, что грифы гнездятся только на заповедной территории и только на очень крутых склонах, где не ведутся никакие лесохозяйственные работы.

Несмотря на то, что нами не была отмечена гибель грифов от отравления, опасность летального исхода для птиц по этой причине достаточно высока. Так, нам известен случай одновременного отравления четырех белоголовых сипов в пригороде Алушты. Вероятно, количество отравленного корма было невелико, поэтому сипы съели его до прилета грифов.

4. Заключение

1. Количество черных грифов в Крыму катастрофически снизилось. По данным учетов 1999–2000 гг. численность популяции составляет всего 14 особей.

2. Основой кормовой базы грифов в Крыму являются трупы кур, поедаемых на птицефабриках.

3. Главные причины снижения численности – недостаточная кормовая база, отлов, отстрел.

4. Без проведения срочных мер по охране черного грифа, этот вид в Крыму обречен. Соответствующие мероприятия должны быть направлены на устранение указанных выше причин снижения численности. В первую очередь – это подкормка и охрана. Положительные результаты в этом плане известны. Так, в результате подкормки, грифы заняли пустовавшие ранее гнезда (Шална, 1983).

5. Считаем, что пока еще возможно спасти от исчезновения одну из самых редких птиц Украины и Крыма – черного грифа. Однако для этого необходима специальная государственная программа, отдельное финансирование, поддержка всех природоохранных организаций.

Список литературы

Абуладзе А.В. (1989): Об особенностях учета хищных птиц в горах. — Всесоюзное совещание по проблеме кадастра и учета животного мира (Тезисы докладов). Уфа. 1: 377-378.

Акимов М.П. (1940): Колония черного грифа (Aegypius monachus) в Крымском государственном заповеднике. — Тр. Крымского заповедника. 2: 217-227.

Аппак Б.А. (1992): Современное состояние популяции черного грифа в Крыму. — Охрана и изучение редких и исчезающих видов животных в заповедниках. М. 77-87.

Виноградов В.В. (1963): К размножению черного грифа на Боздаге. — Орнитология. М.: МГУ. 6: 222-226.

Дементьев Г.П. (1951): Отряд хищные птицы. — Птицы Советского Союза. М.: Советская наука. 1: 258-261.

Костин Ю.В. (1983): Птицы Крыма. М.: Наука. 1-240.

Мензбир М.А. (1895): Птицы России. М. 2: 1-1120.

Осмоловская В.И., Формозов А.Н. (1952): Методы учета численности и географического распределения дневных и ночных хищных птиц. — Методы учета численности и географического распределения наземных позвоночных. М. 68-96.

Розанов М.П. (1931): Гнездование черного грифа в Крыму. — Сб. работ по изучению фауны Крымского заповедника. М. 90-95.

Сеницкий А. (1898): К вопросу о нахождении черного грифа в Крыму. Севастополь. 1-6.

Шална А.А. (1983): Зимняя подкормка хищных птиц в Иссык-Кульской котловине. — Охрана хищных птиц (Материалы первого совещания по экологии и охране хищных птиц). М: Наука. 32-35.

Доклад: Грибковые заболевания кактусов и суккулентов

Грибковые заболевания кактусов и суккулентов

Грибковые заболевания наиболее распространены при неправильном уходе. Самое любимое время их возникновения — холодное время года при обильном поливе. Лечение подобных заболеваний эффективно только в ранние стадии болезни, в далеко зашедших случаях растение выбрасывают.

Существуют правила борьбы с грибковыми заболеваниями:

любое повреждение целостности корней или ствола кактуса или суккулента необходимо подсушивать. Сухое содержание тем дольше, чем больше повреждение.

при любом подозрении на гнилостное поражение растение помещается в теплое помещение с низкой влажностью воздуха и содержится без полива.

обязательно растение надо вынуть из горшка и осмотреть корни. Все подозрительные участки с измененным цветом подрезаются до здоровых тканей, а затем подсушиваются.

все подгнившие части стебля вырезаются до здоровых. Нож обрабатывается дезинфицирующим раствором, чтобы исключить возможность передачи инфекции.

развитие гнили часто является признаком присутствия вредителя.

Фитофтороз

Кактусовая гниль, начинается с шейки.

Признаки: растение клонится набок, шейка кактуса размягчается, ткани становятся водянистыми. Поражает и взрослые растения и сеянцы.

Лечение: хирургическое, удаление подгнивших частей до здоровых тканей с последующей подсушкой и укоренением.

Фузариоз

Начинается с корней и распространяется по проводящим пучкам.

Признаки: корни кактуса становятся непрочными, но выглядят нормальными, на разрезе обнаруживается ржавая окраска. Внешние признаки – внезапная остановка роста кактуса, блеклая окраска, изменение тургора ствола.

Лечение: обработка фунгицидом, помещение кактуса в изоляцию в абсолютной сухость и тепло. Признак выздоровления – усыхание пораженной части кактуса. Т.к. заболевание распространяется по проводящим пучкам, нередко в стебле образуется канал от шейки до верхушки. Его следует очистить от остатков тканей и сделать его сквозным. Эту «трубочку» можно укоренять. Со временем внешний вид кактуса восстановится.

Гельминтоспороз.

Поражает посевы весной при повышенной влажности и низкой температуре.

Признаки: серо-зеленая «подушечка» спороносящего гриба под сеянцем.

Лечение: удаление заболевшего и его ближайших соседей вместе с комочком земли. Осмотреть кактусят, если процесс продолжается, то сеянцы нужно вынуть из земли, разложить на сухой поверхности в теплом месте с низкой влажностью воздуха и наблюдать. Растения не должны касаться друг друга. Через пару недель здоровых можно высадить в пропаренную почву.

Бурая пятнистость (антрокноз)

Частое явление у кактусов, проявляется в виде округлых светлых пятен, заглубленных в ткань листа, или же коричневых пятен, в которых ткань высыхает, твердеет и покрывается коркой.

Лечение: в начальной стадии больные места можно осторожно вырезать острым ножом и посыпать порошком угля.

Список литературы

Для подготовки данной работы были использованы материалы с сайта http://www.floralink.ru/

Курсовая работа: Бухгалтерское образование в России: настоящее и будущее

.;;.;;.;;.;;.;;.;;.;;.;;.;;;;;o;;;;;;o;;;;;;o;;;;;;;o;;;;;;;;;;;;;;;;;;;o;;;;;;;;;;;;;;;;;;;o;;;;;;o;;;;;;o;;;;;.;;.;;.;;.;;.;;.;;.;;.;;.;;;.;;;;.;;.;;.;;.;;.;;.;;.;;;.;;.;;.;;.;;.;;.;;.;;.;;.;;;;;o;;;;;;;;;;;;;;;;;;;o;;;;;;;;;;;;;;;;;.;;.;;.;;.;;.;;.;;.;;.;;.;;;Введение

Тема экономического образования была, есть и будет актуальной во все времена, т.к. она касается каждого, отдельно взятой личности, и планеты в целом. В конце 20 века наша страна начала переход к рыночной экономике, рыночному хозяйственному механизму. Прощаясь с административно – командной системой в экономике и обществе, мы тем самым разрушаем привычные стереотипы восприятия мира, происходит глубокое переосмысление базовых, концептуальных поступков в теории общественного образования.

Очевидно, что подготовка сегодняшних специалистов должна быть отличной от той, которая существовала в прошлом. Необходимо приблизить её к требованиям рынка, выдвигающим на первый план не только прочные фундаментальные знания, но и новый тип экономического мышления, экономической подготовки. Рассматривая экономическую подготовку как обязательную, важную сторону квалификации каждого работника, профессорско-преподавательский состав вузов должен принять самое активное участие не только в выпуске высококвалифицированных экономистов, но и в обеспечении высокого уровня экономического образования руководящих кадров народного хозяйства, рабочих, служащих в непрерывном совершенствовании их знаний.

Актуальность темы и степень разработанности проблемы обусловили цель настоящей работы.

Цель работы – рассмотреть и разобрать степень и уровень экономического образования в школах и вузах сегодня и сравнить изученное с качеством преподавания экономического образования в «прошлом», а точнее в конце 19 века и начале 21 века.

Реализация данной цели предполагает решение следующих задач:

Рассмотреть качество экономического образования в высших учебных заведениях на рубеже веков.

Разобрать экономическое образование преподаваемое в средних общеобразовательных школах.

Рассмотреть новое экономическое образование 21 века.

Разобрать связь экономической науки и образования и проблемы экономического образования в РФ.

Рассмотреть старые пороки нового образования.

Курсовая работа структурно состоит из введения, двух глав, заключения и списка использованной литературы.

1. Экономическое образование на рубеже веков

1.1 Взгляд в будущее

Действительно, развитие российской экономики и экономического образования взаимообусловлено. В этой связи надеяться, экономическое оживление в России окажет благотворное воздействие на становление в стране экономической высшей школы. Рост доходов населения увеличивает платёжеспособный спрос, а стабилизация социальной и экономической ситуации повышает привлекательность инвестиций в человеческий капитал, в том числе в виде получения образования по перспективным специальностям, многие из которых требуют экономических знаний. Возрастающая зрелость и конкурентоспособность рынка труда повышает ценность способностей и знаний, что, в свою очередь, усиливает стандартные рыночные стимулы, получения университетского образования.

Возросшая способность населения финансировать высшее экономическое образование будет сочетаться с повышенными требованием требовательности к полученным знаниям, которым в конечном счёте будет дана объективная рыночная оценка. Это должно усилить конкуренцию между университетами, а значит, повысить качество вузовского образования.

На фоне этих процессов международной программы содействия становления должны быть сконцентрированы на активизации вышеназванных внутренних факторов и механизмов развития, а также на задачах, спонтанное решение которых без международного содействия проблематично.

1.2 Экономическое образование в СССР

Экономическое образование в СССР, подготовка специалистов по планированию, учёту, финансам и другим направлениям экономической работы в народном хозяйстве, в области научной и педагогической деятельности.

Возникновение экономических учебных заведений связано с развитием промышленности и торговли. Во 2-й половине 18 в. в России были организованы первые коммерческие училища. Преподавание экономических дисциплин в университетах страны началось в 19 в. Первые специализированные вузы по подготовке специалистов для торгово-промышленной деятельности возникли в начале 20 в. (коммерческие институты в Москве и Киеве).

Подлинное развитие экономическое образование получило после Октябрьской революции 1917. За годы Советской власти создана широкая сеть специализированных экономических вузов, экономических факультетов университетов, технических и сельскохозяйственных институтов, филиалов экономических институтов в промышленных центрах, техникумов. Экономическое образование осуществляется по дневной, вечерней и заочной формам обучения. Комплекс учебных дисциплин по каждой специальности определяется профилем будущей работы выпускников. Методологической и общетеоретической основой подготовки экономистов является марксистско-ленинская политическая экономия. Она способствует формированию у будущих специалистов коммунистического мировоззрения. Общие для всех экономических специальностей дисциплины: история КПСС, марксистско-ленинская философия и научный коммунизм, история народного хозяйства, экономическая география СССР и зарубежных стран, курсы по технологии отдельных отраслей производства, иностранный язык и др. Студенты изучают общий курс высшей математики и специальные курсы теории вероятности, математической статистики и математического программирования. Обязательными дисциплинами являются также: вычислительные машины и программирование на ЭВМ, механизация обработки экономической информации, курс бухгалтерского учёта.

Для более глубокой подготовки экономистов предусмотрена их специализация. Так, на отделении планирования народного хозяйства студенты специализируются по планированию цен и себестоимости, на отделении экономики торговли – по экономике общественного питания и т.д.

Подготовка экономистов осуществляется на основе сочетания теоретического обучения с практическим освоением методов и приёмов работы по профилю специальности. Большое внимание уделяется самостоятельной работе студентов и привлечению их к научной работе кафедр, научных студенческих обществ. Выпускники экономических вузов получают квалификацию экономиста и в соответствии с профилем подготовки направляются на работу в плановые отделы, отделы труда и зарплаты, отделы снабжения предприятий, министерств и ведомств, в систему Министерства финансов, Госбанка, Центрального статистического управления и др. Научно-педагогические кадры в области экономических наук готовятся в системе аспирантуры, организованной при большинстве экономических вузов и факультетов. Специалистов по планированию, учёту, товароведению со средним экономическим образованием выпускают техникумы. Профиль обучения в техникумах более узкий, чем в вузах. Выпускники техникумов получают квалификацию техника-плановика, товароведа, бухгалтера и др.

Специалисты, работающие в области экономики, промышленности, сельского хозяйства, строительства и транспорта, углубляют свои знания на курсах повышения квалификации, организуемых при высших и средних специальных учебных заведениях, в институтах повышения квалификации, а также через сеть университетов марксизма-ленинизма и народных университетов. Большую роль в совершенствовании экономическое образование сыграло постановление ЦК КПСС от 31 августа 1971 «Об улучшении экономического образования трудящихся»; в стране была создана разветвленная система высшего, среднего и начального звеньев экономической учёбы. Работой всех звеньев экономической учёбы через советы по экономическому образованию руководят партийные организации. При профсоюзных комитетах повсеместно созданы методические советы по работе школ коммунистического труда, ставших одной из массовых форм экономического образования. Задача массового экономического образования – всемерное развитие трудовой активности трудящихся.

В СССР осуществляется подготовка экономистов для многих государств Азии, Африки и Латинской Америки с учётом конкретных особенностей народного хозяйства этих стран. Большую помощь в этом оказывает Университет дружбы народов им. Патриса Лумумбы (Москва).

1.3 Высшее экономическое образование в России на рубеже веков

Высшее экономическое образование в России на рубеже веков: трудности освоения нового содержания

На протяжении прошедшего десятилетия российское высшее экономическое образование (ВЭО) в целом переориентировалось на следование рыночной доктрине, однако на сегодня не оценены содержательные результаты этого процесса. В какой мере рост числа студентов, обучающихся «новой» экономике, появление новых вузов и факультетов, издание учебных пособий ведут к конечному результату – подлинному усвоению учащимися современных экономических знаний? Насколько качественна издаваемая учебная литература? Каков профессиональный уровень преподавателей, действующих в настоящее время в вузах?

Проект посвящен решению следующей проблемы: определению содержательных квалификационных результатов ВЭО и анализу непосредственных условий их формирования.

Основные задачи проекта:

1. Оценка общей структуры ВЭО и разработка методических инструментов анализа.

2. Оценка знаний студентов.

3. Анализ учебно-методического обеспечения ВЭО.

4. Оценка квалификационного потенциала преподавателей основных экономических дисциплин.

5. Оценка перспективы использования потенциала выпускников, получивших экономические специальности.

Принципиальная установка исследования – изучение сильных, передовых высших учебных заведений. При этом ожидается, что даже в этих учебных заведениях будут выявлены серьезные проблемы, касающиеся качества подготовки студентов.

Для обследования отбираются несколько вузов (факультетов), реализующих формально однотипные программы, но различающихся репутацией и географическим положением. Для каждой из этих учебных организаций оцениваются квалификационные результаты ВЭО и анализируются конкретные условия, их определяющие.

Используются следующие методические процедуры: тестирование знаний; экспертные опросы специалистов о качестве учебников, учебных пособий и учебно-методических материалов; углубленные интервью с преподавателями и студентами вузов; анкетные опросы; анализ статистической информации и документов; анализ библиотечных фондов высших учебных заведений и режима их использования; анализ ассортимента литературы в торговой сети.

Предварительные результаты показали, что картина российской высшей школы за прошедшее десятилетие оказалась слоеной. Бросается в глаза – общее число студентов-экономистов приближается к миллиону, а их удельный вес – примерно 25%. В то же время, ожидания некоей внутренней перестройки структуры обучения по специальностям не оправдались. Все специальности примерно сохраняют свои позиции, правда, с возрастанием числа обучающихся по ним. Скорее всего, это связано с тем, что структура специальностей не соответствует структуре реальной занятости.

Вторая тенденция заключается в том, что в общем контингенте студентов происходит рост удельного веса экономистов. Так, в конце девяностых он составлял 6%, а сейчас приближается к 25%. Причем значимый рост замечен еще в 1980-е гг. Шло накопление бюрократизации России, т.е. рост экономических должностей. За истекшее десятилетие доля «отраслевых экономик» снизилась с 34 до 30%, доля менеджмента осталась неизменной (14%), доля финансов выросла с 12 до 16%: Доля бухгалтерского учета несколько уменьшилась с 26 до 24%.

Еще одной важнейшей тенденцией для судьбы экономического образования является тенденция старения преподавательских кадров. Это связано с тем, что фактически новый общественный строй потряс почву под ногами у огромного количества людей, и, кроме того, экономисты оказались востребованы на рынке труда бизнесом. Произошли резкие изменения в характере и мотивах занятости. Получила распространение двойная, тройная и т.д. занятость. Отсюда результаты – молодежь перестала идти на работу в вуз из-за небольшой оплаты труда, а также потому, что это считалось уже непрестижным. Общих данных о среднем возрасте ППС по Министерству образования найти не удалось. Тем не менее, по отдельным университетам этот процесс достаточно явно выражен.

Важнейшая, ключевая проблема заключается в том, что нет вложений в человеческий капитал – в преподавателя.

Государство сейчас пытается регулировать качество и содержание образования при помощи стандартизации. Но вряд ли это серьезным образом влияет на уровень квалификации преподавателей – а данный вопрос является главным. Диапазон «свободы изложения» обязательных по стандарту знаний очень велик.

Интересны процессы стихийной доквалификации студентов. В основном это происходит на работе: как на работе во время учебы, так и на работе после окончания вуза. Возникает понимание студентом того, что требуется. Происходит компенсация – того, что или дается излишне, или же не дается вообще. В то же время стоит подчеркнуть, что в 1990-е годы рынок труда не предъявлял спроса на знания. На название диплома, название специальности – да. Студент, четко ощущая это, зачастую стремится не к получению знания, а к получению диплома. И сейчас, возможно, это будет меняться, так как рынок уже начал менять характер своих потребностей. Способы же добывания квалификации весьма разнообразны. В дальнейшем необходимо уделить процессам приспособления спроса и предложения на квалификацию пристальное внимание.

Изучение экономики

О необходимости высшего образования для успешного карьерного роста никто не спорит. Достаточно бегло пробежаться по объявлениям о вакансиях, чтобы понять, что менеджер, топ-менеджер, экономист и бухгалтер – самые востребованные и высокооплачиваемые профессии на современном рынке труда. При этом для устройства на хорошие позиции и успешного старта карьеры, в первую очередь необходимо высшее экономическое образование. Если в резюме молодого менеджера указано среднее образование или высшее, но по другим специальностям, его шансы получить высокооплачиваемую работу невелики.

Изучение экономики (хотя бы ее элементарных основ) необходимо практиковать на всех факультетах во всех ВУЗах. Любой образованный человек должен знать не только родной и один – два иностранных языков, владеть основами высшей математики и иметь элементарные знания об окружающей среде. В число обязательных знаний, необходимых любому выпускнику ВУЗа входят основные законы, по которым развивается общество. Для тех, кто получает высшее экономическое образование обучение экономике тем более обязательно, и, более того, экономика изучается студентами максимально подробно.

Экономический институты готовят экономистов и менеджеров самого высокого класса, которые не только знают основные стадии экономического развития ведущих стран, но и владеют основами управления в условиях изменяющейся экономической ситуации. Высшее экономическое образование включает в себя не только лекции по различным отраслям экономики, но также и экономические семинары, практикумы и тренинги. Во многих институтах обучение экономике включает в себя только лекции и теоретические занятия по основным экономическим дисциплинам. Студенты проходят обширную экономическую практику и к моменту выпуска способны уже полноценно работать практически в любой компании.

1.4 Экономическое образование школьников – мода или веление времени?

В успехах экономического образования сегодня заинтересованы политические и общественные лидеры, деятели образования и представители деловых кругов, ученые, методисты, учителя, родители, сами учащиеся. Обществу, в котором, несмотря на объективные и субъективные трудности все больше и больше распространяется философия рыночной экономики, предпринимательства, демократических норм жизни, необходимо решить задачу социально-экономической подготовки учащихся, создать условия для всеобщей экономической грамотности наших детей.

В декабре 2009 года отметит свое восемнадцатилетние российская организация «Достижения молодых». Она обучает школьников основам экономических знаний и предпринимательства, воспитывает экономически грамотных, подготовленных к успешной деятельности в различных сферах и отраслях хозяйства, инициативных и предприимчивых, уверенных в себе и в своих возможностях молодых людей, дает реальную возможность ориентироваться в динамично изменяющемся современном мире.

С момента подписания в Кремле в 1991 году документов о создании организации «Достижения молодых» в России, бессменным ее руководителем является Секретарь Общественной Палаты, Президент РНЦ «Курчатовский институт», член Совета Директоров Всемирной организации «Достижения молодых», академик РАН Е.П. Велихов. С развитием программ «Достижения молодых» Евгений Павлович связывает большие надежды. «Верю, что, начав с «Прикладной экономики», вы неизбежно обратитесь к новым источникам знаний, а значит, скоро придет такое время, когда и в нашей стране в отношении основ экономики можно будет сказать: «Это известно каждому школьнику!»

На сегодняшний день «Достижения молодых» самая крупная и наиболее активная организация в области бизнес и экономического образования учащейся молодежи в 94 странах мира, включая Россию. За время своего существования организация открыла отделения и представительства в 42 регионах РФ.

Программа рекомендована Министерством образования РФ (Письмо Министерства образования РФ от 30.03.2000 г. №508/11–13 «Об изучении основ предпринимательской деятельности в общеобразовательных учреждениях»), Министерством образования и науки РФ (Письмо от 06.12.2005 г. №03–2200), поддержана Администрацией области и города, областным и городским Комитетами образования (Письмо Комитета образования области от 07.09.2006 г. №289-рг). Девятый год новгородские школьники получают качественные знания по экономике, соответствующие международным стандартам.

Программа «Достижения молодых» стала классикой обучения прикладной экономике и основам предпринимательства в России. Она включает лекции и практические занятия, деловые и развивающие игры, моделирование и анализ экономических ситуаций, учебные дискуссии, конкурсы, соревнования, использование математических методов и компьютерных программ, практикумы, направленные на выработку навыков предпринимательской деятельности, решение экономических задач, многоуровневые тесты.

Многочисленные формы и средства обучения, интересные находки в области педагогических технологий, разнообразные задания, упражнения, игры, красочные раздаточные материалы создают условия для активной и яркой совместной работы обучающих и обучающихся, общения и взаимодействия.

Школьники изучают основные экономические концепции, постепенно наращивая знание предмета, не повторяясь в каждом отдельном курсе, а постепенно углубляя полученные знания и подкрепляя их опытом практической деятельности.

Программа «Достижения Молодых» – это система непрерывного экономического образования школьников с 1–11 классы, студентов начальных курсов ВУЗов.

При создании программ и учебно-методических материалов используется потенциал и опыт экономистов, методистов, психологов, учителей и представителей деловых кругов. Программы регулярно обновляются и совершенствуются в соответствии с изменяющимися экономическими условиями и концепциями, а также требованиями системы образования и практическим опытом обучения.

Все программы и учебно-методические материалы адаптированы к российской действительности, к национальной культуре, языку и системе российского образования.

Программа «Семь шагов в мир экономики» знакомит учащихся младшего и среднего школьного возраста с основными экономическими понятиями, показывает ценность образования для достижения жизненного и профессионального успеха, демонстрируя роль человека – личности, производителя и потребителя – в общественно-экономических отношениях, готовит к самостоятельной деятельности и активному участию в жизни общества в современных социально-экономических условиях.

Программа «Предпринимательство в действии» знакомит учащихся среднего школьного возраста с базовыми понятиями и основными закономерностями рыночной экономики и предпринимательства.

Особое внимание уделяется вопросам взаимодействия производителей и потребителей, деятельности предприятия в условиях рыночного хозяйства. Рассматриваются различные аспекты спроса и предложения, механизм ценообразования, конкуренция, маркетинг.

В ходе занятий по программе «Международный рынок» школьники смогут рассмотреть и проанализировать многие показатели и аспекты хозяйственной жизни как отдельных стран и национальных экономик, так и всего мирового сообщества, в том числе глобальные проблемы сохранения природных ресурсов и окружающей среды. Специальному рассмотрению подвергается экономическое взаимодействие стран, растущая взаимозависимость между ними, увеличивающаяся интеграция, координирующая роль международных организаций и межгосударственных объединений.

В 2005/2006 учебном году разработаны три новых программы – «Экономика успеха», «Управление личными финансами» и «Паспорт в мир». Две последние возможно изучать в дистанционном режиме.

«Прикладная экономика» – это курс для обучения школьников 8–11 классов основам рыночной экономики и практического бизнеса. Программа включает в себя теоретическую часть, компьютерные программы «Моделирование Экономики и Менеджмента (МЭМ)» и «Банки в действии», практическую работу в Школьных Компаниях (ШК).

МЭМ – компьютерная программа, моделирующая работу конкурирующих компаний, производящих и продающих одинаковую продукцию. В процессе игры школьники устанавливают цены на свой товар, определяют объем производства, планируют затраты на маркетинг и научно-исследовательскую деятельность, определяют объемы вложений в строительство и оснащение оборудованием. Принятие такого рода решений требует аналитического мышления и делает МЭМ одновременно мощным учебным средством и азартным состязанием.

Школьная Компания (ШК) – это одна из наиболее необычных и привлекательных частей программы Прикладная Экономика. Школьники получают начальный опыт в области предпринимательства, участвуя в создании и управлении компанией, которая будет производить и продавать свою собственную продукцию.

Они принимают управленческие решения, ведут бухгалтерский учет, занимаются маркетинговой и другой деятельностью, которая способствует успешному функционированию предприятия.

ШК дает возможность школьникам заниматься своим бизнесом. Фактически ШК является экономической и деловой лабораторией, которая раскрывает на практике многие теоретические законы. Школьники вместе работают над решением различных реальных деловых проблем. Работая с консультантом, учащиеся должны понять, что и его фирма выявляет и решает множество подобных проблем.

Во время деятельности ШК учащиеся проводят исследование рынка, собирают капитал путем продажи акций, производят и продают продукт, составляют отчеты компании.

Хочется особо отметить работу Школьных Компаний МОУ СОШ №8 Старая Русса, учитель Филиппова Е.А.; МОУ СОШ №4 Чудово, учитель Даугате Н.Н.; МОУ СОШ Починая Сопка, учитель Березин В.Н.

В обращении 15 мая 2001 года к участникам Российской выставки-ярмарки Президент Российской Федерации В.В. Путин отметил, что программа «Школьная компания» делает понятным сложные явления в современной экономике и бизнесе, помогает молодым стать грамотными и активными участниками общественных процессов и преобразований.

В период с 1998 по 2000 гг. реализован проект по изучению всемирного делового предпринимательства, использующий опыт международного бизнеса – программа «GLOBE».

Бизнес-консультантами учебного курса «GLOBE» стали члены новгородского Ротари клуба. Они помогали учителю и школьникам пополнить знания о мировой практике предпринимательства и отвечали на вопросы, которые возникали в ходе деятельности совместного предприятия.

Ребята не только познакомились с правилами современного международного бизнеса, понятиями обменного курса, торговых соглашений, импорта, таможенных тарифов, но и столкнулись с этническо-культурными различиями, преодолевали языковой барьер, конечно же, учились.

С введением в школах курса «Экономика» у учителей возникла потребность в повышении профессионального уровня – получении экономических знаний.

2. Новое экономическое образование

2.1 Новое экономическое образование 21 века

Реформы в России нуждаются в выработке и развитии нового экономического мышления, в качественном прорыве в уровне экономического образования. Все еще сказываются традиции советского периода, когда экономические исследования и дисциплины были оторваны от мировой науки, а сама экономическая теория оставалась подчеркнуто схоластической. Поэтому одной из ключевых задач, стоящих в настоящее время перед Россией, является резкое повышение качества подготовки специалистов по экономическим дисциплинам.

За девяностые годы появилось лишь небольшое число учебных и научных учреждений, которые осуществляют подготовку экономистов на уровне, значительно превышающем среднероссийский. Среди них: аспирантура Института экономики переходного периода (ИЭПП), Российская экономическая школа (РЭШ), Высшая школа экономики (ВШЭ), экономический факультет МГУ им. М.В. Ломоносова и некоторые другие.

Усилиями этих научно-образовательных центров достигнут некоторый прогресс в деле подготовки высококвалифицированных кадров для работы в правительственных структурах и ведущих компаниях страны. Однако сделано пока явно недостаточно. Спрос на грамотных экономистов многократно превышает возможности российской высшей школы. Разрозненность усилий указанных центров, отсутствие координации в их работе, недостаточность их ресурсов для решения указанных проблем в общенациональном масштабе порождают необходимость в разработке и реализации стратегии образовательного процесса, способного обеспечить:

Высокий уровень теоретической подготовки студентов и аспирантов;

Интенсивную подготовку к практической работе в различных сферах российской экономики;

Сочетание сугубо экономических знаний с системной математической, естественнонаучной и языковой подготовкой студентов и аспирантов;

Доступ студентов и аспирантов к важнейшим достижениям мировой экономической науки;

Непрерывность образовательного процесса (средняя школа – ВУЗ – аспирантура).

Конечным результатом реализации программы предполагается:

формирование надежных высококвалифицированных кадров, являющихся основой стабильного развития страны;

воспитание и формирование будущей элиты, исповедующей либеральные идеи о путях и формах экономического развития страны, способствующих интеграции России в мировое хозяйство.

В конце девяностых Институт экономики переходного периода начал осуществление некоммерческого проекта по подготовке нового поколения экономистов на базе Московского физико-технического института.

Главная цель настоящего проекта заключается в том, чтобы без создания (в ближайшей перспективе) какой-либо организации в форме отдельного юридического лица реализовать новый подход к получению экономического образования.

Этот новый подход, в первую очередь, позволяет подготовить будущих экономистов с фундаментальным теоретическим образованием к практической работе. Подготовка учащихся включает в себя как преподавание дисциплин, описывающих реальное функционирование экономики, в том числе переходной экономики, и привлечение студентов к научной работе по изучению экономических процессов, так и прохождение практики в министерствах, ведомствах и крупных хозяйственных организациях. Дополнительно к основным методам обучения (лекции и семинары) проводятся коллоквиумы, конференции и симпозиумы, в том числе международные. Новые формы и методы обучения ставят своей целью большую творческую активизацию молодых специалистов и выработку у них навыков самостоятельной научной и практической работы.

Высшим органом управления проектом является Попечительский Совет, формируемый из видных научных общественных деятелей. Непосредственную координацию работы осуществляет Директор ИЭПП Е.Т. Гайдар.

«МИРБИС» – один из самых известных. У Школы удивительная, самобытная история, и по стилю и духу она не похожа на другие отечественные и зарубежные институты. МИРБИС – это известный бренд, это – собственное видение мира и, наконец, для многих – это реальный путь в современную экономику России.

Ещё 20 лет назад в России считалось, что получить современное бизнес-образование можно только за рубежом. Могло ли тогда наше Отечество, охваченное бесконечными политическими и экономическими переменами, дать ответы на самые насущные вопросы? Желающие действительно расширить свои знания либо отправлялись за границу, либо постигали азы рыночной экономики на практике – методом проб и ошибок. Пока государственное образование, стремясь отозваться на столь важные для общества потребности, медленно вырабатывало новые стандарты обучения, группа отважных, по-хорошему амбициозных оптимистов решила создать практически «с нуля» первый российский образовательный бизнес-центр.

Именно тогда по инициативе Московского института народного хозяйства им. Плеханова и Итальянского общества экономических исследований «НОМИЗМА» была создана Московская высшая международная школа бизнеса «МИРБИС». С самого начала ее возглавил Станислав Леонидович Савин – человек, чья вера в успех, четкое видение перспективы, открытость и целеустремленность позволили сделать Школу такой, какой она стала сегодня.

Уже в 1990 г. при участии ведущих ученых и практиков из 8-и стран мира впервые в России была разработана программа МВА – «Master of Business Administration». Обширный материал международной практики был творчески переработан с учетом требований российской экономики. В результате в МИРБИС появилась уникальная программа образования для подготовки руководителей различного уровня.

Появление молодых предпринимателей, способных активно и успешно работать в новых экономических условиях России, вызвало огромный интерес к новой российской системе бизнес-образования. В 1997 г. программы МВА «МИРБИС» получили аккредитацию Лондонского университета Метрополитен – крупнейшего центра профессиональной подготовки специалистов Великобритании, а в 2004 г. Международная Ассоциация МВА аккредитовала бизнес-программы МИРБИС на 5-летний срок, чем подтвердила их высокое качество и соответствие мировым стандартам.

А МИРБИС продолжал развиваться: в нем уже успешно совмещались Школа бизнеса и полноценный вуз. С 1995 г. в нём началась подготовка студентов по международным программам высшего экономического образования по специальностям «Мировая экономика», «Маркетинг», «Финансы и кредит», «Бухгалтерский учет, анализ и аудит», «Менеджмент организации», «Туристский и гостиничный бизнес». Требования государственного образовательного стандарта были дополнены авторскими программами и инновационными разработками преподавателей МИРБИС. Все лучшее, что принес с собой опыт первой бизнес-школы, уникальные методики, по крупицам отобранные из опыта зарубежных университетов, бесценный опыт отечественных практиков – все это позволило выстроить эффективную систему подготовки квалифицированных специалистов. Обязательной частью образования стало изучение трех языков, стажировка в зарубежных университетах, участие в программах по обмену студентами, прохождение практик в крупнейших российских и иностранных компаниях. Сегодня огромной популярностью пользуются образовательные программы, разработанные совместно с вузами-партнерами – РЭА им. Плеханова, РАГС при Президенте РФ и несколькими британскими университетами. Они позволяют получить по окончании обучения дипломы сразу нескольких учебных заведений, в т. ч. зарубежных.

При всей своей уникальности МИРБИС никогда не стремился быть элитарным и недоступным. Его двери открыты для всех, кто хочет получить качественное образование, быть успешным и самостоятельным специалистом. МИРБИС активно работает со школами. Для учащихся 10–11-х классов, которым в скором времени предстоит сделать непростой выбор будущей профессии, создана «Школа юного предпринимателя». Несколько специально разработанных программ позволят правильно сориентироваться в многообразии современного образования, получить достоверную информацию о наиболее популярных и востребованных специальностях экономического профиля, правильно оценить свои сильные и слабые стороны. В рамках отделения довузовской подготовки учащиеся 10–11-х классов готовятся к поступлению на программы высшего образования. Преподаватели МИРБИС работают по оригинальным методикам, что позволяет будущим абитуриентам существенно повысить уровень знаний и адаптироваться к новым требованиям и способам изучения материала.

Большая гордость сотрудников МИРБИС – его социальные программы: переподготовка военнослужащих, а также профессиональное обучение безработных с последующим трудоустройством. Многие из тех, кто воевал на Кавказе, работал на космодроме Байконур, служил в береговых частях Балтийского флота, с благодарностью вспоминают свои собственные «университеты» и МИРБИС, позволивший им получить востребованные современные профессии и найти новое приложение силам и таланту.

МИРБИС – это надёжный мост в мир большого бизнеса, это открытость, готовность к сотрудничеству, это знание языков и следование деловому этикету, это возможность «сделать» себя и осуществить свою мечту.

2.2 Связь экономической науки и образования

Характер связи между экономической науки и экономического образования во многом определяются институциональным разрывом исследовательских и преподавательских областей, который сформировался в советский период. На протяжении многих лет лишь отдельные сотрудники исследовательских институтов постоянно читали лекционные курсы. Престиж подобной работы был невысок, оплачивалось совместительство плохо, особенно молодым сотрудникам. Всё это лишало исследователей дополнительных возможностей для систематизации научного знания и отрезало их от молодых поколений экономистов, из которых лишь немногие оказывались в академических институтах. В свою очередь, совместительство в Академии наук сводилось в основном к приглашению ограниченного числа профессоров.

Отрыв академических исследований от преподавания негативно отразился и в университетах. Даже в ведущих вузах лишь немногие преподаватели, заваленные аудиторными часами, сохраняли мотивы к систематическому исследовательскому труду (который не оплачивался вовсе). В условиях крайне слабой конкуренции со стороны практикующих исследователей образования во многом превратилось в обучение по чужим стандартам: сначала марксистским, потом либерально – рыночным. Основная часть преподавателей, выключенных из исследовательского процесса, учат тому, чем сами никогда серьёзно не занимались.

В начальный постсоветский период постепенно слаб, а затем фактически прекратился контроль за совместительством – стала возможной работа хоть в десяти местах. Одновременно создаются кафедры академических институтов в университетах. Но ситуация в целом не меняется. Институтские кафедры остаются оторванными от жизни в университетах. А для большинства сотрудников академических институтов чтение лекций остаётся чуждым и малопонятным делом. Материальные стимулы снижаются в ещё большей степени, намного выгоднее выполнить какой-нибудь хозяйственный договор. Да и с содержательной точки зрения зачастую не ясно, что преподавать – стандарты «плавают».

Одновременно у молодых экономистов и выпускников вузов появляются новые соблазны – уход в банковские и коммерческие структуры, отъезд за границу. Заманить выпускников приличных вузов в исследовательские структуры становится всё сложнее. Приток молодых учённых почти иссяк. Трудности с привлечением молодых кадров в академические институты, в свою очередь, ослабляют стимулы к преподавательскому труду. Возникает замкнутый круг. Общая ситуация в этот период характеризуется «размыванием» кадрового состава, финансовой неустойчивостью и неясностью институциональных перспектив.

В середине 90-х годов финансовое положение экономических вузов стабилизируется и относительно укрепляется. Появляются новые образовательные структуры. Возникает дополнительный спрос на преподавателей, который, впрочем, удовлетворительно за счёт переработок и множественного совместительства прежнего преподавательского контингента. Возобновляется приток аспирантов, хотя приходят в основном не самые лучшие кадры, и одна из важных причин поступления в аспирантуру – стремление освободиться от призыва в армию.

Но не смотря на успешный опыт деятельности Российской экономической школы, возможности создания университетов при академических институтах весьма невелики. Помимо ограниченности масштабов деятельности, образовательные программы в университетах при Академии наук нацелены прежде всего на предоставление второго высшего образования. Обеспечение нормальной подготовки в объёме степени бакалавра и специалиста ввиду обилия общеобразовательных дисциплин академическим институтам не под силу. Впрочем, это и не их задача.

Своеобразным эффектом «эпохи ученичества» в экономической теории стало то, что прикладные экономические дисциплины развивались автономно от теории. Это относится к финансам, маркетингу, теории инвестиций и фондового рынка, а также к примыкающим к экономике отраслям управленческой науки. Здесь сложился круг элитных учебных заведений, тесно взаимодействующих с экономической практикой: Финансовая академия, Академия народного хозяйства, Российская экономическая академия имени Г.В. Плеханова и Государственный университет управления. В них, а также в региональных учебных заведениях происходит интенсивный кадровый и информационный обмен с бизнесом. Такой тип реакции академического мира на вызов времени можно назвать «экономическая наука без экономической теории». Однако, не смотря на коммерческую успешность прикладного образования, отсутствие фундаментальной подготовки и связанный с ней недостаток аналитического инструментария у его выпускников объективно ухудшают их перспективные позиции на рынке труда.

Необходимо подчеркнуть, что обе группы лидеров в экономическом образовании по качеству своих услуг далеко превосходят основную массу вузов, экономических факультетов, факультетов бизнеса и менеджмента. И как положительный факт следует отметить, что именно вузы-лидеры формируют сегодня фактические стандарты экономического образования. Но возможности их воздействия на академическую среду ограничены: из трёх традиционных форм такого воздействия «живой» осталась лишь связь через учебники.

Связь с практикой

Традиционная схема соотношения экономической практики, экономической теории и образования таковы: проблемы придают импульс экономической теории, способствуют выдвижению новых исследовательских подходов, которые утверждаются, проходя через «чистилище» дискуссий и превращаясь в классические. На этой стадии появляются учебники, и теоретические результаты проникают в сферу экономического образования. В свою очередь, систематизированные и адаптированные теоретические результаты кладутся в основу рекомендаций к пересмотру экономической политики.

Подобно схеме приблизительно соответствовали события в ходе кейнсианской революции и «контрреволюции рациональных ожиданий». Не случайно речь идёт о макроэкономике, где давление на теорию практики / политики гораздо сильнее. В микроэкономике связь практики и теории начиная с марженалистской революции прослеживается далеко не всегда., и развитие теории часто вытекает из внутренних потребностей самой теории в единообразии, согласованности и даже элегантности (например, развитие в 20 веке теории потребительского выбора). Исследовательский аппарат приобретает собственную логику развития, которая отнюдь не во всех случаях обуславливает преимущественную разработку наиболее актуальных проблем – опасность, на которую своё время обращал внимание ещё А. Маршалл.

Возникает также угроза серьёзного расхождения между практикой и экономическим образованием. Во всех университетах мира в качестве основы экономического образования преподаются так называемые «мейнстрим» («mainstream» – основное течение), пронизанный неоклассическим подходом. Это вполне закономерно: неоклассическая теория внутренне согласованна и последовательна, её можно изложить без искажений на любом уровне сложности, в том числе начинающих. Сделать то же самое с институциональной теорией намного сложнее.

В то же время потребности экономической политики предполагают учёт институциональных особенностей в масштабах, неподъёмных для абстрактной неоклассической теории. Возникает объективное противоречие между экономической теорией для образования и экономической теорией для практики. Особенно велико это противоречие в странах с переходной экономикой, максимально удалённых от неоклассической равновесной модели эффективного рынка. В известной мере способом разрешения этого противоречия может быть разработка наряду с неоклассической базой институциональных курсов экономики развития, компаративных курсов переходной экономики, отражающих мировое и, конечно, российский опыт. Однако дело это гораздо более трудоёмкое, чем освоение стандартных курсов западного образца.

Девяностые годы были отмечены резким всплеском потребности в экономическом анализе со стороны экономических субъектов. Однако эти потребности носили сугубо прикладной характер и во многом были несоразмерны возможности как отечественной экономического образования. Российская хозяйственная система оказалась в непростой ситуации перехода от командной экономики к рыночной. Между тем за малыми исключениями отечественные научные и образовательные учреждения были плохо подготовлены к анализу такого рода проблем и не располагали необходимым методологическим и понятийным аппаратом исследования, так как привыкли работать в рамках марксистско-ленинской политической экономии и были ориентированы на решение проблем планового хозяйства.

Негативную роль сыграла и сама организация экономической науки в нашей стране, где, помимо жестокого разделения на элитарную систему институтов Отделения экономики РАН и вузовские научные лаборатории, существовало ещё более жёсткое разделение академической и отраслевой экономической науки при министерствах. В итоге в стране так и не сложилось единое сообщество учёных – экономистов. В новой ситуации «атомизация» российской экономической науки ещё более укрепилась, дойдя до такой степени, что отдельные учёные стали формировать вокруг себя временные творческие коллективы для выполнения тех или иных конкретных заказов. Практически отсутствует транспарентность достигнутых такими коллективами результатов, на ошибках никто не учится; напротив, «доброй» традицией стала «изобретение велосипеда»

Не смогла достойно ответить на требования отечественного хозяйства российская вузовская система. Подготовка кадров оказалась неадекватной структуре профессиональных запросов российской промышленности и финансово-кредитного сектора, и потому в стране в первой половине девяностых годов возник острый кадровый «голод» на специалистов, разбирающихся в механизмах рыночной экономики и способных помочь предприятиям в овладении новыми принципами деятельности. К чести экономических вузов они довольно быстро перестроили профиль подготовки специалистов и уже последней трети девяностых годов проблема структурного несоответствия была снята.

Тем временем на смену структурным несоответствиям пришла проблема неадекватности уровня подготовки. Выяснилось, что многие, если не подавляющая часть экономических университетов России, не способных обеспечить качественную подготовку специалистов для новых и реструктурированных отечественных фирм. Причиной этого во многом сходны с теми, что тревожат и экономическую науку, – нехватка квалифицированных кадров преподавателей, не знания современной практики бизнеса, отсутствие средств для переобучения кадров, а не редко и не способность персонала к переобучению.

Отток наиболее сильных специалистов из научных и вузовских организаций в структуры бизнеса также ослабил исследовательский и образовательный потенциал страны. Правда, такой отток привёл к возникновению во второй девяностых годов в отечественной экономической науки новой положительной тенденцией – рождения внутрикорпоративных исследовательских структур. Этот процесс развивается пока слабо, но его нельзя сбрасывать со счетов, поскольку подобные исследовательские группы, начав с решения сугубо прикладных задач той или иной фирмы, постепенно начинают расширяют поле своих интересов. При этом, что особенно ценно, они не испытывают дефицита реальных данных, хотя порой страдают вполне понятным искажениям угла зрения, делают выводы несущие явный отпечаток локальных интересов данного бизнеса, а также «закрывают» полученные результаты по коммерческим причинам.

Добавим, что в девяностые годы были отмечены рождением многочисленных независимых исследовательских центов, имевших, как правило, крайне незначительную численность сотрудников, но порой обладавших весьма квалифицированными кадрами. Всё это создало к концу века отечественной экономической науки и вузовской системе подготовки экономистов совершенно новую ситуацию, и требующую серьёзного осмысления академическим сообществом. Чрезвычайно важным в этом отношении является вопрос о путях развития Отделения экономики РАН.

Как двигаться дальше

Требуются глубокий анализ структуры современного экономического знания и тенденций его эволюции. Без подобного анализа уже не обойтись при формировании осмысленных программ экономических исследований и экономического образования, а также при выработке рекомендаций экономической политики. На ряду с дальнейшим наращиванием знаний о закономерностях сложных динамических процессов в экономике не менее актуальной становится задача формирования навыков эффективного использования уже имеющихся теоретических заделов. Это прежде всего задача повышения методологической культуры экономистов – исследователей, преподавателей и студентов. Особое внимание в научной работе следует уделить институциональному направлению экономической теории и экономической компаративистике.

Нужно преодолеть законсервировавшийся институциональный разрыв между наукой и образованием, в том числе упорядочить взаимодействие Российской академии наук с ведущими экономическими образовательными центрами. Для этого целесообразно создавать смешанные организационные формы, которые тесно свяжут дееспособные университеты и исследовательские коллективы, объединят на постоянной основе близкие по профилю университетские кафедры и исследовательские лаборатории. В рамках подобных в объединений исследователи будут систематически читать свои курсы, а профессорско-преподавательский состав – заниматься столь же систематической исследовательской работой. Такая институциональная переплетённость обеспечить взаимодействие различных видов научной деятельности и позволит постепенно снижать издержки специализации.

Крайне важно повышать статус исследовательской работы в университетах, научиться правильно её оценивать. Пока для университетских преподавателей она считается «факультативом». Ведутся или не ведутся исследования – это никак не отражается ни на заработке, не на общей нагрузке преподавателя. Следует принять систему при которой для штатных преподавателей исследовательская нагрузка будет учитываться на ряду с преподавательской и административной. Универсальной критерий и измеритель есть – это публикация книг и статей в ведущих научных журналов. Одновременно необходимы усилия по реабилитации преподавательского труда в кругу «чистых» исследователей. Чтение базового или авторского курса должно стать нормальным и во многом результирующим элементом исследовательской деятельности.

В области преподавания экономических дисциплин необходимо пересмотреть существующие учебные планы. Главная задача – разумное сокращение тех курсов, которые слабо связаны с реальными проблемами современной российской экономике. Вторая задача – введение в качестве обязательных программ новых курсов по сравнительному анализу экономических систем, экономике развития, моделированию постсоветской экономике, анализу теневой экономической деятельностью, институтом современного российского рынка, институциональному анализу экономических субъектов современной России, институциональному проектированию экономики, истории реформ в России 20 в.

Первостепенной задачей должна стать переориентация переводческой деятельности. Вместо подготовке изданий на русском языке все новых и новых типовых учебников по микро – и макроэкономике математическими моделями (формально верными, но совершенно не связанными с российскими реалиями) надо обратить главное внимание на работы по теории и практике рыночной модернизации, обобщающие реальный опыт стран Восточной Европы, Азии, Африки и особенно Латинской Америки со всеми его достоинствами и недостатками. Особое внимание следует уделить изданию оригинальных научных монографий и специальных курсов по экономике России.

Ключевую роль в состоянии профессионального сообщества играют схемы построения коммуникативных связей. Во всё большей степени они должны опираться на современной информационное обеспечение. Необходимо развивать базы экономических данных и открывать реальный широкий доступ к этим базам. Особое внимание нужно уделять созданию специализированных сайтов в сети Интернет, новым формам коммуникации по средством телеконференций и электронных журналов. Не следует, впрочем пренебрегать и традиционными формами. Должны быть более регулярными тематические научные семинары и конференции, позволяющие вырабатывать конвенциональные взгляды в области экономической теории и при прикладных областях.

Экономическая наука традиционно имеет «совещательный голос» при формировании основ экономической и социальной политики. Этот голос должен быть более «громким» и весомым. Существует необходимость налаживания постоянного экспертного взаимодействия между исследовательскими институтами, университетами и российским Правительством. При естественном расхождении концептуальных позициях представителей академических институтов и вузов должны своевременно обмениваться информацией, более эффективном координировать свои действия, вырабатывать платформы для широких профессиональных и общественно-политических соглашений.

2.3 Проблемы экономического образования в России

Крах административно-командной системы означал и крах старой парадигмы экономического знания. Новое знание нуждалось в новой парадигме. Сегодня по-прежнему находится немало невежественных людей или демагогов, которые пытаются доказывать, что для наших условий нужна «своя» экономическая наука. Думается, что «своей» науки мы уже получили достаточно. Педагогам и родителям, студентам и учащимся необходимо помнить, что как не существует никакой французской или английской математики, так не существует и российской или американской экономической науки. Есть просто экономическая наука. Кроме того, не существуют и различные модели экономической науки – шведская, германская, американская, есть лишь модели экономической политики. Всё мировое академическое экономическое сообщество давно признало, что экономическая наука – это единое множество концепций и теорем, которое даже получило специальное название – mainstream (главное чтение).

Основу экономического знания составляет экономическая теория, которая имеет несколько познавательных уровней. Для экономических факультетов университетов речь идёт, как правило, о трёх уровнях: вводном, промежуточном и продвинутом. Каждый из них включает новые (неповторяемые) множества концепций и теорем. Первые два уровня обычно преподаются в рамках бакалавриата, а третий в рамках магистратуры (либо частично на последнем курсе программы пятилетнего профессионального образования). На неэкономических факультетах университетов преподаётся несколько редуцированный вводный курс теории, который тем не менее служит фундаментальной основой гражданского образования и воспитания личности, основой формирования гражданского менталитета.

В девяностых годах Госкомвуз России собрал элитные команды специалистов, которые в кратчайшие сроки подготовили проект государственных стандартов требований к знаниям студентов, обучающихся на неэкономических факультетах. Однако эти проекты получили в основном отрицательные отзывы ряда кафедр, не желающих менять содержание экономической теории. Тем не менее, ведущие американские специалисты во главе с лауреатом нобелевской премии Джеймсом Тобином дали этим проектам высокую оценку. Далее в борьбу против проектов вступили чиновники, усилиями которых требования к знаниям были заменены на так называемые «дидактические единицы» – перечисление названий 10–12 разделов вводного курса экономической теории. Это полностью размыло стандарт содержания знаний, вводя разрешение на любую степень их редукции, вплоть до 20–30-часовых курсов. В этом убогом виде курс и вошёл во все специальности, не вызвав никакого существенного отклика в экономическом образовании. Более того, в вузах (а затем и в колледжах и техникумах) воспользовались возможностью редукции и довели экономическое образование до 30–50 часов.

Затем разработка стандартов профессионального образования была передана в учебно-методические объединения Госкомвуза, которые и принялись за дело в соответствии со своим уровнем квалификации. В результате, например, для специальностей по направлению «Экономика» содержание экономической теории стало в точности соответствовать тому, что в Госстандарте предписано для специальностей по направлению «Искусство». На сегодняшний же день мы имеем уникально низкий уровень преподавания экономической теории на экономических факультетах большинства российских вузов.

Однако наиболее невезучей в отношении государственного образовательного стандарта по экономике оказалась средняя школа. Здесь, как и всегда, в бой пошла бывшая Академия педнаук, ныне Российская академия образования. Её «умельцы на все руки» засучили рукава и начали разработку стандартов экономического знания, а их всесильные начальники в это время обеспечивали расчистку нового поля от профессиональных конкурентов, то есть от профессиональных экономистов. В итоге стандарты до сих пор не приняты, но появилась опасность, что будут приняты стандарты непрофессиональных авторов.

А тем временем в России с её стереотипами чиновничьего поколения инструкциям правильные стандарты могли бы сыграть основополагающую роль – как бы добровольно-принудительно побудить преподавательский корпус на всех уровнях следовать верному содержанию экономического образования. Но это не произошло, так как одни чиновники пошли на поводу у невежественного большинства, а другие упорно навязывали окружающим своё представление о стандартах, в которые сумели включить все относящиеся и не относящиеся к теме, поставив в один ряд как профессиональные, так и непрофессиональные образовательные блоки.

К числу вопросов, охватываемых государственным образовательным стандартом, относится и вопрос о классификаторе направлений и специальностей высшего профессионального образования. При составлении этого классификатора после битвы осталось полностью за теми, кто придерживался старой парадигмы экономического знания. Дело дошло, на пример, до таких курьёзов, как появление специальности «теоретическая экономика» (вместо экономической теории). Сохранились все нелепые изобретения советских десятилетий, в частности так называемые инженерно-экономические специальности, некогда позволявшие готовить не экономистов, а «командиров социалистического производства», а ныне – выжить административному и преподавательскому корпусу, услуги которого оказались малопригодными в нынешних исторических условиях.

Ещё хуже обстояло дело с содержанием экономического образования в средней школе. Нашлось немало деятелей от просвещения, которые поощряли и пестовали авторов учебных программ и пособий, поражавших своим невежеством. На книжный рынок хлынул поток макулатуры, содержимое которой порой граничило с анекдотическим. Появились экономические словари для детей в стихах, «фольклорные экономические» изданьица, книжки-сказки для детей якобы с экономическим содержанием. Опережая весь цивилизованный мир, наши писатели создали учебные пособия по экономике для всех классов одновременно, начиная с первого. Затем перешли к детским садам, заглядывая в экономическое образовательное будущее ясельных детей. Эти печальные факты только подтверждают существование невидимой спайки чиновничьего невежества шустрых графоманов. Но есть и обнадёживающее явление, появившееся не благодаря, а вопреки властям от образования. Речь идёт, в частности, о программе «Достижение молодых», учебниках, издававшихся при спонсорской поддержке фонда «Культурная инициатива», некоторых других достойных изданиях и проектах.

Тем не менее о содержании экономического образования по-прежнему полностью не решён. Его острота ощущается сегодня даже больше, чем пять лет назад. Общество должно быть готово к новому витку борьбы за решение этого вопроса, но к борьбе с более серьёзными силами, чем это было в девяностых годах. Если сравнивать шансы на победу в этой борьбе внутри уровней образования, то следует отметить, что их больше в учительской среде, существенно меньше- в среде неэкономических вузов и уж совсем мало- в среде экономических факультетов.

Право производства образовательных услуг

Уровень образовательных услуг в области экономики исчерпывается сегодня одним словом: катастрофа. Пять лет назад поворот колеса истории полностью девальвировал преподавательский корпус России, объем предложения грамотных услуг, их качество упали почти до нулевой отметки, а спрос начал расти экспоненциально. В результате выдача лицензий на экономическое образование была поставлена в Госкомвузе России на поток, и практически не осталось вузов и техникумов, которые не открыли бы у себя экономические факультеты и отделения. Началась откровенная массовая профанация экономического образования.

Давайте вдумаемся в происходящее. Конституция России дает право нашим детям получить достойное высшее образование бесплатно. Однако, реализуя это право в области экономических знаний, они в большинстве случаев на всю жизнь получают суррогат вместо высшего образования. Фактически речь идет о том, что наших детей лишают указанного конституционного права. Конечно, возникшая ситуация когда-нибудь будет исправлена, но, к сожалению, не за счет тех немногих, кто ее создал, а за счет тысяч наших налогоплательщиков. Не возникло никакого существенного лицензионного барьера и для общеобразовательных школ, специализирующихся на экономическом образовании.

Учебные материалы

В девяностых годах мы встретили практически при полном отсутствии учебной литературы и материалов для экономического образования всех уровней. Сегодня положение несколько улучшилось, но не намного. В высшей школе потребность в учебниках (в основном вводного уровня) обеспечивается лишь на 10–15%, при этом лучшая часть этих учебников – американская переводная литература, при полном отсутствии конкуренции учебников внутри одной дисциплины.

В то время как вузовские экономические учебники (как и готовящиеся учебники для техникумов) проходили хоть какой-то фильтр, учебники для общеобразовательных школ первые годы оказались полностью вне контроля профессионалов. Прочно обосновавшиеся в экспертном совете бывшего Министерства образования доктора педагогических наук определяли вопросы содержания экономического образования и раздавали грифы министерства на учебные пособия. Они и сегодня являются основным препятствием для любых изменений к лучшему.

В девяностых годах был сделан первый шаг к улучшению сложившегося положения – был радикально изменен состав экспертного совета. В него вошли профессионалы, но одни делились на две части – те, кто включился в процесс развития экономического образования в школе, и те, кто кому-то лоббировал.

Педагогические кадры

Оставим в стороне проблему нехватки кадров для высшей школы, хотя наличие в ней множества докторов и кандидатов экономических наук никого не должно успокаивать, и обратимся к средней школе. Именно её отличает очевидный энтузиазм тысяч действующих учителей, готовых овладеть основами экономической мысли. В России в целом сегодня тратятся миллионы человеко-часов и миллиарды рублей на 12, 20 и 40-часовые семинары, школы и конференции для учителей, которые вряд ли способны решить проблему с кадрами учителей-экономистов в школе. Пока таких кадров не имеет высшая школа, не появятся они и в средней. Открытие экономических отделений и факультетов во многих педагогических институтах и университетах если и даст результат, то очень не скоро.

Высшая школа экономики, где собран цвет московской экономической мысли, постоянно проводит для московских учителей семинары. ВШЭ разработала содержательный план семинаров, в ходе которых на основе собственных программ, учебников и учебных материалов рассматривается тема за темой, курс за курсом, включая не только экономические дисциплины, но и математику, политологию и т.д. Именно регулярность таких встреч даёт пролонгированный эффект и благотворно действует на содержательную сторону учительской работы.

2.4 Старые пороки нового образования

Прежде всего, надо отметить крутой поворот в теоретической ориентации нашего экономического образования. Он связан с курсом реформ, последствия которого сказались в полной мере. Здесь не место подробно на них останавливаться, но их общественные итоги свидетельствуют о глубоком несоответствии осуществленных преобразований интересам нашей страны и народа. Многим специалистам у нас и за рубежом давно стало ясно, что они больше соответствуют иностранным, чем нашим собственным интересам.

Например, американский институционалист Джеймс Ангресано в книге, посвященной проблемам переходных экономик России и других стран, признает: «Преобразовательные задачи для стран Центральной и Восточной Европы с самого начала в девяностых годах исходили из интересов Запада и определялись деологическими постулатами, присущими неоклассической теории, такими, как предоставление рыка западным кредиторам, доступ к сырым материалам этих стран и усиление политического влияния в регионе». Западные интересы и неоклассические предубеждения предопределили также характер нашего экономического образования. Страны Центральной и Восточной Европы наводняли консультанты и советники, привлеченные выгодными контрактами. Многие из них не имели должного представления об истории и экономической системе этих стран, что, однако, не мешало им давать советы о том, как путем не сложных процедур ввести годную по их мнению для всех стран англо-саксонскую модель рыночной экономики. «Эти экономисты. – пишет Ангресано, – были пронизаны ментальностью «холодной войны» и охвачены эйфорией политических революций. Большинство из них придерживалось неоклассических взглядов и было убежденно в универсальной ценности ортодоксальной экономической теории». Именно этой позицией определялось у нас в последние годы экономическое образование, внедрение в преподавание неоклассической теории независимо от того, насколько она отвечает условиям и задачам нашего развития.

Дж. Ангресано показывает те упрощения неоклассической теории, которые делают её непригодной для решения наших проблем. Во-первых, проблема сводится к дилемме: либо централизованное планирование, либо сводный рынок, исключающий их сочетание. Во-вторых, сложный переход от централизованно планируемой экономики к рыночной рассматривается как процесс легко осуществляемых либерализации цен и приватизации государственных предприятий. В-третьих, человеческое поведение представляется как мотивированное исключительно рациональными соображениями и в связи с этим якобы всегда предсказуемо. Наконец, в-четвёртых, в центр преподавания экономической теории выдвигалось непосредственное достижение экономического равновесия, а не изучение эволюционных процессов в историческом контексте.

Отмеченные упрощения переводных учебников перекочевали и в отечественные. Несмотря на методические различия, концептуально все они составляются по единому неоклассическому стандарту, отличаясь дуг от друга главным образом названием и расположением глав. Если прежде мы обедняли свой теоретический арсенал, ограничиваясь марксизмом, то теперь мы делаем то же самое, ограничивая себя монетаризмом. В новой организации образования сохраняется порок старого.

Конъюнктурное увеличение неоклассической теории в том виде, в каком она изложена в нынешней Экономикс, фактически перечёркивает весь наш собственный позитивный опыт преподавания экономической теории.

По причине свойственного нам радикального мышления, мы все принимаем и отвергаем целиком, но не лучше ли попытаться отделить зёрна от плевел? В одной – и весьма важной – части свой ответ на этот вопрос предложил А. Бузгалин и А. Колганов. Поэтому хотелось бы остановиться на других вопросах, связанной с чрезмерной идеологичностью Экономикс, отдалённостью изложенной таи теории от реальных проблем современной российской экономики.

Наука и идеология

Общеизвестно, что экономическая теория во многом носит идеологический характер. В прошлом, на её классовом характере особенно настаивал марксизм, видя в этом не порок, а достоинство. Марксисты утверждали, что истина в экономической теории открывается с позиций передового класса, интересы которого совпадают с ходом и перспективами исторического развития. Когда таким классом была буржуазия, то научные истины были способны давать её теоретики, какими были, например, А. Смит и Д. Риккардо. Когда знамя прогресса перешло в руки пролетариата, то способность постижения научной истины также перешла к её представителям.

Однако со временем подобная упрощенная постановка вызвала всё больше сомнений и утратила свою убедительность. Жизнь показала, что нет прямой связи между истиной и классовым интересом. Понимание научной истины не может быть гарантированно классовой принадлежностью.

Вместе с тем жизнь показала и другое: экономическая теория не освободилась от примеси идеологии и не смогла стать чисто научной.

2.5 Социальные аспекты экономического образования студентов среднеспециального и высшего экономического образования

Экономическое и бухгалтерское образование на сегодняшний день является неотъемлемой частью учебного процесса во всех без исключения колледжах и институтах страны. Вот только уровень преподавания, а следовательно и восприятия материала курса бух. учёта и экономики не всегда является показательным и зачастую оставляет желать лучшего. Не всегда желаемое изучить студентами входит в учебную программу преподавателя. Конечно, на многие вопросы можно получить ответы на консультативных занятиях или внутри клуба, действующего непосредственно от кафедры, занимающейся изучением данной проблемы, но, к сожалению, в современном мире даже у студентов очной формы обучения не всегда найдётся лишняя минутка на более глубокое изучение необходимой для них информации по предмету, а всё это происходит из-за плотного рабочего графика студента.

Чтобы хоть как-то помочь студентам и работающим студентам в частности в изучении интересующих их проблем современной экономики и преподавания экономических наук в колледжах и институтах, был проведён социальный опрос, в котором были собранны наиболее острые и важные на данный момент аспекты экономического образования. В данном опросе приняли участие около 50–60% учащихся студентов «очников» экономических специальностей, после чего результаты были собранны, проанализированы и опубликованы ниже в данной курсовой работе.

Социальный опрос студентов средних и высших учебных заведений экономических специальностей

На основании каких данных – учебно – методических или лекционных, восприятие материала становится проще? (т.е. преподаваемый педагогом учебный материал в форме чтения и записи лекций или самостоятельное изучение студентами данной темы)

73% опрошенных дали свой ответ в пользу лекционного преподавания, мотивируя свой ответ наиболее простой и быстрой формой запоминания материала при подготовке к сессии.

Влияет ли уровень квалификационной подготовке преподавателя на уровень преподавания предмета?

98% опрошенных ответили, что безусловно уровень профессиональной подготовки преподавателя и уровень преподавания напрямую зависят друг от друга.

Сейчас очень распространённым становится преподавание предмета слайдовым способом, т.е. через проектор, удобно ли это для студентов в восприятии материала?

81% опрошенных ответили отрицательно, т. к. считают, что на небольшом кусочке слайда не может содержаться достаточна информации для изучения предмета.

Студенты обучающиеся ранее в колледжах, а затем пришедшие учиться в институты только дополняют свои знания в области бухгалтерского учёта или приобретают новые знания и умения?

49% студентов обучающихся по ускоренной программе в институте ответили, что всё-таки они скорее приобретают новые знания и умения в области бухгалтерского учёта, а 51% опрошенных ответили, что качество преподавания бух. учёта в колледжах было высоким, в связи с чем этот процент студентов только дополняют свои ранее накопленные знания.

Чем бы студенты экономических специальностей хотели разнообразить, а затем и улучшить свои знания в области бух. учёта?

92% опрошенных ответили, что изученный материал быстрее и надолго запоминается в процессе деловой игры, проводящейся между курсами одной специальности, а также участие в различных тематических конференциях.

2.6 Болонский процесс в образовании

Болонским процессом с 1999 года – года подписания Болонской декларации министрами образования 29 европейских государств – стали именовать движение, цель которого заключается в «гармонизации» систем образования, прежде всего высшего, стран Европы.

Единое образовательное пространство должно позволить национальным системам образования европейских стран взять все лучшее, что есть у партнеров – за счет повышения мобильности студентов, преподавателей, управленческого персонала, укрепления связей и сотрудничества между вузами Европы и т.д.; в результате единая Европа приобретет большую привлекательность на мировом «образовательном рынке».

Для обеспечения «гармонизации», в свою очередь, системы высшего образования должны стать «прозрачными», максимально сравнимыми, что может быть достигнуто за счет широкого распространения однотипных образовательных циклов (бакалавриат – магистратура), введения единых или легко поддающихся пересчету систем образовательных кредитов (зачетных единиц), одинаковых форм фиксирования получаемых квалификаций, взаимной признаваемости академических квалификаций, развитых структур обеспечения качества подготовки специалистов и т.д.

В сентябре 2003 года на Берлинской конференции министров образования стран – участниц Болонского процесса, к тому времени уже 33-х, Российская Федерация в лице министра образования РФ В.М. Филиппова поставила свою подпись под Болонской декларацией, тем самым обязавшись до 2010 года воплотить в жизнь основные принципы Болонского процесса (кратко изложенные выше).

Это означает, что Россия перестает быть в изоляции и получает возможность влиять на решения, принимаемые участниками Болонского процесса (их вместе с другими присоединившимися странами теперь 40).

Болонский процесс – процесс сближения и гармонизации систем образования стран Европы с целью создания единого европейского пространства высшего образования. Его начало можно отнести ещё к середине 1970-х годов, когда Советом министров ЕС была принята Резолюция о первой программе сотрудничества в сфере образования. Официальной датой начала процесса принято считать 19 июня 1999 года, когда в г. Болонья на специальной конференции министры образования 29 европейских государств приняли декларацию «Зона европейского высшего образования», или Болонскую декларацию. Болонский процесс открыт для присоединения других стран. В дальнейшем межправительственные встречи проходили в Праге (2001), Берлине (2003), Бергене (2005) и Лондоне (2007). В настоящее время Болонский процесс объединяет 46 стран. Предполагается, что основные его цели должны быть достигнуты к 2010 году.

Россия присоединилась к Болонскому процессу в сентябре 2003 года на берлинской встрече министров образования европейских стран. В 2005 году в Бергене Болонскую декларацию подписал министр образования Украины. В реализацию основных направлений Болонского процесса вовлечены многие вузы России, Украины, Казахстана

Основные цели Болонского процесса

Целями процесса, достижение которых ожидается к 2010 году, являются:

построение европейской зоны высшего образования как ключевого направления развития мобильности граждан с возможностью трудоустройства;

формирование и укрепление интеллектуального, культурного, социального и научно-технического потенциала Европы; повышение престижности в мире европейской высшей школы;

обеспечение конкурентоспособности европейских вузов с другими системами образования в борьбе за студентов, деньги, влияние; достижение большей совместимости и сравнимости национальных систем высшего образования; повышение качества образования;

повышение центральной роли университетов в развитии европейских культурных ценностей, в которой университеты рассматриваются как носители европейского сознания.

Основные положения Болонской декларации

Цель декларации – установление европейской зоны высшего образования, а также активизация европейской системы высшего образования в мировом масштабе.

Декларация содержит семь ключевых положений:

Принятие системы сопоставимых степеней, в том числе, через внедрение приложения к диплому для обеспечения возможности трудоустройства европейских граждан и повышения международной конкурентоспособности европейской системы высшего образования.

Введение двухциклового обучения: достепенного и послестепенного. Первый цикл длится не менее трех лет. Второй должен вести к получению степени магистра или степени доктора.

Внедрение европейской системы перезачета зачетных единиц трудоемкости для поддержки крупномасштабной студенческой мобильности (система кредитов). Она также обеспечивает право выбора студентом изучаемых дисциплин. За основу предлагается принять ECTS (European Credit Transfer System), сделав ее накопительной системой, способной работать в рамках концепции «обучение в течение всей жизни».

Существенно развить мобильность учащихся (на базе выполнения двух предыдущих пунктов). Расширить мобильность преподавательского и иного персонала путем зачета периода времени, затраченного ими на работу в европейском регионе. Установить стандарты транснационального образования.

Содействие европейскому сотрудничеству в обеспечении качества с целью разработки сопоставимых критериев и методологий

Внедрение внутривузовских систем контроля качества образования и привлечение к внешней оценке деятельности вузов студентов и работодателей

Содействие необходимым европейским воззрениям в высшем образовании, особенно в области развития учебных планов, межинституционального сотрудничества, схем мобильности и совместных программ обучения, практической подготовки и проведения научных исследований.

Присоединение к Болонскому процессу

Страны присоединяются к Болонскому процессу на добровольной основе через подписание соответствующей декларации. При этом они принимают на себя определённые обязательства, некоторые из которых ограничены сроками:

с 2005 года начать бесплатно выдавать всем выпускникам вузов стран-участников Болонского процесса европейские приложения единого образца к дипломам бакалавра и магистра;

до 2010 реформировать национальные системы образования в соответствии с основными положениями Болонской декларации.

Участники Болонского процесса

Участниками Болонского процесса и декларации «Зона европейского высшего образования» являются: Австрия, Азербайджан, Албания, Андорра, Армения, Бельгия, Болгария, Босния и Герцеговина, Ватикан, Великобритания, Венгрия, Германия, Греция, Грузия, Дания, Ирландия, Исландия, Испания, Италия, Кипр, Латвия, Литва, Лихтенштейн, Люксембург, Македония, Мальта, Молдавия, Нидерланды, Норвегия, Польша, Португалия, Россия, Румыния, Сербия, Словения, Словакия, Турция, Украина, Финляндия, Франция, Хорватия, Черногория, Чехия, Швейцария, Швеция, Эстония.

Негативные мнения о Болонском процессе

Как сообщает Neue Zurcher Zeitung (апрель 2007 г.), в Санкт—Галленском университете, первым перешедшем на новую систему, большинство профессоров и доцентов не скрывают, что реформа негативно отразилась на образовательном процессе. Наиболее ощутимо стандартизация учёбы и введение системы зачётных баллов ECTS (англ. European Credit Transfer System) ударили по гуманитарным отделениям.

По мнению Растко Мочника, профессора социологии Люблянского университета, Болонский процесс – т.е. приватизация высшего образования – приводит не только к снижению качества преподавания, но и создает преграды для получения этого образования большинству населения стран, принимающих участие в неолиберальном реформировании своих социальных систем.

Во многих европейских странах (например, во Франции, Греции, Сербии) преподаватели, студенты и школьники выступают с протестами данной реформе образования. В том числе в Греции и Сербии им удалось вынудить правительства отказаться от навязывания приватизации образования.

Бытует мнение, что присоединение России к процессу является попыткой обойти положение Конституции РФ, гарантирующей каждому право на бесплатное высшее образование. Соль проблемы в том, что подавляющее большинство преподавателей, студентов и работодателей не считают человека с дипломом бакалавра человеком с законченным высшим образованием. При этом степень магистра получить можно, но за деньги, зачастую совершенно «неподъёмные» для средней российской семьи.

Болонский процесс – у России остался 1 год

Говорят-пишут немало, однако одни из его главных участников – студенты – в большинстве своём понятия не имеют о том, какое отношение Болонский процесс имеет к их учёбе. Многие думают, что России данная система не касается, кто-то подозревает, что как-то это на учебу повлияет, но как именно – неизвестно. А кому-то показалось, что в слове «Болонский» просто пропущена буква «к».

Между тем, Российская Федерация вошла в число стран-участниц Болонского процесса более пяти лет назад – в сентябре 2003 года. Поставив свою подпись под Болонской декларацией, Россия обязалась до 2010 года воплотить в жизнь основные принципы Болонского процесса.

Что ж, самое время наконец-то во всём разобраться.

Болонский процесс – процесс сближения и гармонизации систем образования стран Европы с целью создания единого европейского пространства высшего образования. Официальной датой начала процесса принято считать 19 июня 1999 года, когда в городе Болонья министры образования 29 европейских государств приняли декларацию «Зона европейского высшего образования» или Болонскую декларацию. Болонский процесс открыт для присоединения других стран.

Основные пункты Болонского процесса:

1. Переход на двухступенчатую систему высшего образования, состоящую из бакалавриата и магистратуры, между которыми студенты должны сдавать выпускные и вступительные экзамены.

2. Внедрение в вузах так называемых часовых кредитов: чтобы перевестись с одного курса на другой, студентам необходимо потратить на обучение определенное количество времени, складывающееся из аудиторных занятий и самостоятельной работы.

3. Оценка качества образования по стандартизованным общемировым схемам.

4. Программа мобильности, которая дает возможность продолжать начатое в вузе своей страны образование в высших школах других стран Европы.

5. Содействие изучению общеевропейских проблем.

К Болонской системе в России относятся крайне неоднозначно.

Ректор МГУ Виктор Садовничий:

– Приняв западный стиль образования, Россия начнет «готовить лаборантов для Запада», не более того.

Ректор ГУ-ВШЭ Ярослав Кузьминов:

– С одной стороны, российскому образованию с его традициями узкой специализации и в самом деле трудно адаптироваться к более универсальной европейской системе, – профессора считают неспециалистов-бакалавров недоучками. С другой – в вузах идет сопротивление бесспорно необходимым сторонам Болонского процесса: открытости и готовности сопоставить качество своего образования с тем, что утвердилось в Европе. Это сопротивление – болезненный признак, российская система образования – одна из самых закрытых для потребителей в мире.

Президент Всероссийского фонда образования Сергей Комков:

– Применение у нас Болонской системы – не что иное, как скрытый переход к платному образованию. Студенту придется выбирать: либо оставаться бакалавром, не имея возможности реализовать себя на рынке труда, либо платить немаленькие деньги за магистратуру. Сколько – вопрос пока нерешенный. В Европе обучение в магистратуре стоит от 3 до 5 тысяч евро в год. А ведь Россия стремится именно к европейским стандартам.

Председатель совета Ассоциации негосударственных вузов России, ректор РосНОУ Владимир Зернов:

– Полагаю, что в России время теоретизирования на эту тему закончено, пора переходить к практическим действиям и технологиям. Негосударственным вузам, которые в большинстве своём гуманитарные, по сравнению с классическими техническими, военными и медицинскими, будет легче переходить на Болонскую систему. И негосударственный образовательный сектор уже сделал немало шагов на пути к Болонскому процессу. В том числе – Российский новый университет, который стал организатором целого ряда международных конференций, посвященных новой двухуровневой системе образования.

На днях РосНОУ посетил ведущий эксперт по проблемам Болонского процесса в Германии Вольфганг Ройтер. По его словам, Германия не торопится всецело отдаваться Болонскому процессу, предпочитая подход индивидуальный для вузов и достаточно протяженный во времени. А поскольку у российской высшей школы много общего с немецкой, основанной Гумбольдтом, то и России есть смысл применить подобный подход.

Проректор РУДН Александр Ефремов:

– Болонскую систему можно сравнить с правилами дорожного движения. Во всей Европе они одинаковы, что позволяет спокойно перемещаться из страны в страну. Общие правила образования способствуют мобильности студентов. Начав обучение в России, они смогут поступать в магистратуру в Англии, Франции или Италии.

Председатель комиссии по образованию Московской городской думы Евгений Бунимович:

– В Италии, откуда родом Болонская система, между школами и вузом есть еще одна промежуточная ступень – колледжи, не окончив которые, невозможно поступить в институты. Нечто подобное придется вводить и в России. Уже сейчас разрыв между школьной и вузовской программами у нас очень велик. Одновременно с внедрением Болонской системы нужно создавать и дополнительные, буферные классы в школах, которые будут заниматься начальной профессиональной подготовкой детей.

Декан факультета экономики МГУ Василий Колесов:

– Двухступенчатая система лучше всего отвечает потребностям развития междисциплинарности. Болонская система дает возможность стать бакалавром по одной специальности, а магистратуру окончить по другой. Таким образом, студентам предоставляется шанс комбинировать знания из различных областей и готовить себя к профессиональной деятельности на стыке существующих специальностей.

Студент МГИМО Роман Дмитриев:

– Среди достоинств Болонской системы возможность продолжать обучение за рубежом, объездить сразу несколько стран в рамках одной образовательной программы. При этом никто не собирается оплачивать студентам дорогу и питание в чужой стране. Да, существуют специальные скидки и льготы, но и с ними сумма путешествия оказывается непосильной для обычного студента. Средняя стоимость программы обмена – 15–20 тысяч долларов. В принципе мы, студенты, могли бы взять на эти цели банковский кредит, но он далеко не всем по карману.

Студентка МГУ Анастасия Макарова:

– Пока в двухступенчатой системе образования я вижу лишь неудобство. Когда мы отучились три года и стали бакалаврами, нам выдали на руки документы и отправили в приемную комиссию магистратуры. Причем при поступлении у нас не было никаких привилегий, экзамены мы сдавали на общих основаниях с иногородними и «переводниками» с других факультетов. Так что прошли далеко не все, и продолжать обучение моей группе пришлось совсем в другом составе.

Некоторые российские вузы готовили бакалавров и магистров еще в начале 1990-х. 27 октября 2007 года вступил в силу закон, согласно которому высшее образование в России будет разделено на две ступени: бакалавриат и магистратуру. О плюсах и минусах новой образовательной модели, проблемах и путях решения говорили 12 декабря 2007 г. участники круглого стола «Повышение качества высшего профессионального образования в свете реализации принципов Болонского процесса и компетентностного подхода», который состоялся в Московском государственном университете экономики, статистики и информатики (МЭСИ).

Соответствие федеральных государственных образовательных стандартов 3-го поколения требованиям развития российской экономики, профилизация высшего профессионального образования в соответствии с требованиями рынка – эти и другие проблемы были вынесены на обсуждение на круглом столе. Его участниками стали представители государственных органов, общественных организаций, академических институтов, работодателей.

«Если мы не войдем в Болонский процесс, мы будем на обочине мирового образовательного пространства», – озвучил позицию Министерства главный советник аппарата Комитета по образованию и науки Госдумы РФ Анатолий Бердашкевич. Однако по-прежнему неразрешен целый ряд проблем. «Цель Болонского процесса – привлечь в Европу как можно больше молодых талантливых людей для обучения и исследований, – считает научный руководитель МЭСИ Владимир Тихомиров. – А вместе с людьми туда поедут и деньги, и таким образом Европа достигнет своей цели – догнать доходность американской системы образования, которая пока в полтора раза превышает европейскую. Здесь цель – экономика. Но причем тут Россия?»

Россия, став полноправной участницей Болонского процесса (а это должно произойти уже к 2010 году), получает право выпускать специалистов, диплом которых будет признаваться в Европе. И это рождает риск «утечки мозгов». Немало говорили участники круглого стола и о других минусах реформы. Среди них – риск падения общего уровня образования за счет сокращения срока обучения до 4 лет. «Получается, что мы будем давать знаний на 20% меньше», – сказал Владимир Тихомиров. «Российская высшая школа встречается совсем с иными вызовами, чем остальная Европа, – продолжил он. – В рамках основной цели Болонского процесса – мобильность. Западные учебники нам интересны, но они находятся в электронном виде, для того, чтобы ими пользоваться, надо обладать компьютерными навыками. В России, где уровень компьютерной компетенции очень низок, о мобильности речь не идет».

О проблеме готовности вузов к переходу на новую образовательную модель говорил на круглом столе директор Института информационной безопасности РГГУ Вадим Кравченко: «Двухуровневая система не может внедряться в вузе, который к этому не готов. Например, университет реализовывал подготовку по одной специальности, а еще 9 вошли в направление. В этом случае из фундаментального бакалавра может получится полуспециалист».

Еще одно опасение, высказываемое представителями вузовской общественности, состоит в том, что российский рынок труда не готов воспринимать бакалавров как людей с законченным высшим образованием. «Бакалавры могут эксплуатировать готовые системы, но вряд ли смогут заниматься инновационной деятельностью», – выразил мнение от лица работодателя технический директор ЗАО «ЕС-Лизинг» Борис Позин. С другой стороны, директор по проектам для образования фирмы 1С Павел Гудков настоятельно просил: «Дайте информационной сфере бакалавров!» «Студенты 3–4 курса чаще всего уже работают, – объяснил он свой позицию. – А бакалавриат открывает возможность более быстрого притока кадров в экономику. Особенно в этом нуждается информационная сфера: наша необходимость в кадрах покрыта менее чем на 40%. Мы считаем предпочтительной подготовку универсальных специалистов по 1–2 направлениям бакалавриата и обучение по 10–20 направлениям магистратуры».

По итогам работы круглого стола был подготовлен проект решений круглого стола. Согласно ему обходимо изменение роли УМО, которые должны стать центрами, объединяющими усилия государственных организаций, профессиональных ассоциаций, работодателей, широких кругов общественности в реформировании высшего образования. Также проектом предусмотрена необходимость создания центров анализа компетенций на основе изучения потребностей рынка труда. Целесообразным было названо построение модульной системы обучения, предусматривающей в вариативной части учитывать специализации подготовки бакалавров и магистров. Даже в названии квалификации бакалавров и магистров проект рекомендует указывать название профиля подготовки, например, бакалавр статистики по профилю математические методы в экономике. Учтена проектом и необходимость введения моноподготовки специалистов отдельных профилей направлений ВПО, имеющих уникальное значение для развития науки и практики. Возможностью интенсифицировать самостоятельную работу студентов, согласно проекту, открывает обучение в электронной среде (e-learning).

Заключение

Изучив и исследовав представленную мне тему «Бухгалтерское образование в России: настоящее и будущее» можно прейти к следующему выводу, что экономическое образование – это общеобразовательный ресурс (знания экономики нужны не только тем, кто хочет связать свои жизнь с экономическими профессиями, но и всем другим независимо от их будущей профессии). Экономическое образование должно опираться на реальную экономическую действительность страны (нельзя нашего школьника научить основам предпринимательства по американскому, немецкому и т.д. учебнику, так как экономические, правовые и культурные условия совершенно различны). Экономическое образование не должно являться лишь уменьшенным отражением экономической науки.

Высшее экономическое образование уже несколько лет находится в состоянии реформирования. В наиболее тяжелой ситуации в данном перестроечном процессе оказалось высшее финансовое образование. На рынке образовательных услуг в области экономического образования сейчас наблюдается ситуация конкурентного разнообразия. Прогнозы о том, что экономисты в ближайшем будущем не будут востребованы, не оправдываются. Наоборот, сейчас наблюдается дефицит профессиональных экономистов.

Современный специалист должен хорошо разбираться не только в экономике своей основной сферы деятельности. Его знания в области менеджмента, маркетинга, финансов должны быть значительно шире границ, определенных учебными планами соответствующих технических специальностей. Выход один – получить второе экономическое образование.

Внедрение дистанционного обучения в экономических вузах наиболее эффективно: в настоящее время высшее экономическое образование, второе высшее экономическое образование и различные экономические курсы остаются самыми востребованными среди потенциальных учащихся.

Откуда следует, что поставленная мной цель данной курсовой работы была достигнута и изучена со всеми вытекающими из этого задачами.

Список литературы

1. Закон об образовании.

2. Арбитов С.Ф Россия и экономика на рубеже веков [текст]/ Арбитов С.Ф, Иванова М.Ф., Флог И.И – Рязань/ Д Графа – 2006 г.

Лян, И.А. Регион и экономика [текст] /Лян И.А., Самороков, С.С. Грифес А.Е. – 1е изд. – Москва/ Д Дрофа – 2007 г.

Макконнелл, К. Экономикс [текст]/ Макконнелл, К. Брю, С – В2т, пер. с англ. – Москва / Д Феникс – 2006–2007 г.

Постова Т.А. Экономика и жизнь [текст] / Постова Т.А. – Санкт-Петербург/ Д Графа – 2007 г.

Сухова И.А. Экономика России [текст] / Сухова И.А. – Архангельск/ Д Типограф – 2008 г.

Фишер С. Экономика [текст] / Фишер С., Дорнбуш Р., Шмалензи Р. – пер. с англ. – Москва / Д Феникс – 2007 г.

Доклад: Биологические молекулы

Биологические молекулы

Биологические молекулы имеют модульное строение. К числу важных классов биологических молекул относятся белки, углеводы, липиды и нуклеиновые кислоты. Множество других молекул в клетке играют роль «энергетической валюты».

Жизнь — таинственная, сложная, загадочная — не что иное как совокупность достаточно крупных молекул и довольно простых химических реакций. Если бы вам понадобилось конструировать крупные молекулы, вы пошли бы по одному из двух путей. Либо, как в кустарном ювелирном деле, вы стали строить каждую молекулу «с нуля», проделывая каждый раз уникальную работу. Либо — этот путь используется в современных строительных технологиях — вы бы изготовили набор простых молекул, из которых можно собирать самые разнообразные молекулы большего размера, сочетая модули тем или иным образом. Оказывается, именно такое модульное строение имеют биологические молекулы. Согласно теории эволюции, таким и должен был быть самой простой путь к крупным молекулам, поскольку в начале эволюционного процесса необходимость в конструировании очень сложных молекул отсутствовала. Со временем же могли добавляться новые модули, расширяя коллекцию крупных разнородных элементов, что вполне соответствует духу эволюции.

Белки

Основной структурной единицей белков являются молекулы аминокислот. Чтобы понять, что такое аминокислота, представьте себе совокупность атомов, у которых с одной стороны наружу выступает водород, с другой — соединенные между собой кислород и водород, а посередине расположены разнообразные другие компоненты. Подобно тому как бусины нанизываются на нить, из этих аминокислот собираются белки — ион водорода (Н+) одной аминокислоты объединяется с ионом гидроксила (ОН–) другой аминокислоты с образованием молекулы воды. (Представьте, как каждый раз при соединении двух аминокислотных молекул между ними пробегает капелька воды.) Среди белков самую важную роль играют белки-ферменты (см. Катализаторы и ферменты), регулирующие химические реакции в клетках; но белки также являются важными структурными компонентами живых организмов. Например, ваши волосы и ногти состоят из белков.

Углеводы

Углеводы содержат кислород, водород и углерод в соотношении 1:2:1. Во многих живых системах молекулы углеводов выполняют роль источников энергии. Одним из важнейших углеводов можно считать сахар глюкозу, содержащую шесть атомов углерода (С6Н12О6). Глюкоза — конечный продукт фотосинтеза и, следовательно, основа всей пищевой цепи в биосфере. Соединяя молекулы глюкозы, как основные строительные модули, можно получить сложные углеводы. Как и белки, углеводы играют вспомогательную роль в клетках, поскольку входят в клеточные структуры. Например, растительные волокна состоят из целлюлозы, которая представляет собой вереницу сцепленных особым образом молекул глюкозы.

Липиды

Липиды — это нерастворимые в воде органические молекулы. Вы получите правильное представление о липидах, если вообразите капельки жира, плавающие на поверхности бульона. В живых организмах липиды выполняют две важные функции. Один класс молекул — фосфолипиды — состоят из маленькой головки, содержащей фосфатную группу (атом фосфора, соединенный с четырьмя атомами кислорода), и длинного углеводородного хвоста. Углеводородный хвост этой молекулы гидрофобен, то есть энергетическое состояние молекулы минимально, когда этот хвост находится не в воде. Напротив, фосфатная головка гидрофильна, то есть энергетическое состояние молекулы минимально при контакте головки с водой . Если поместить молекулы фосфолипидов в воду, они будут стремиться достичь минимального энергетического состояния и выстроятся таким образом, что их хвосты окажутся вместе, а головки — врозь. Такая двухслойная структура очень стабильна, поскольку головки будут в контакте с водой, но вода будет вытеснена из области, окружающей хвосты молекул. Для перемещения липидным молекулам необходима энергия — либо чтобы удалить гидрофильные участки из воды, либо чтобы поместить в воду гидрофобные участки. Из таких липидных двухслойных структур состоят клеточные мембраны и мембраны, разделяющие компоненты клетки. Эти пластичные и прочные молекулы отделяют живое от неживого.

Кроме того, в липидах запасается энергия. Липиды могут накапливать примерно вдвое больше энергии на единицу массы, чем углеводы. Вот почему, когда вы переедаете и ваш организм хочет запасти энергию на случай непредвиденных обстоятельств в будущем, когда пищи не будет, он станет запасать ее в форме жира. На этом простом факте строится многомиллиардная индустрия диетических продуктов.

Нуклеиновые кислоты

Молекулы ДНК и РНК (см. Центральная догма молекулярной биологии) переносят информацию о химических процессах, идущих в клетке, и участвуют в передаче содержащейся в ДНК информации в цитоплазму клетки. В ДНК живого организма закодированы белки-ферменты, которые катализируют все химические реакции, происходящие в этом организме.

Молекулы-переносчики энергии

Жизнедеятельность требует затрат энергии. В частности, нужно, чтобы энергия, произведенная в одном месте, могла быть использована в другом. Эту функцию в клетке осуществляет целая армия специализированных молекул. Пожалуй, самые важные из них — аденозин трифосфат (АТФ) и аденозин дифосфат (АДФ). Обе молекулы устроены так: группа из атомов углерода, водорода и азота (она называется аденин) присоединена к молекуле рибозы (это сахар), и все это вместе крепится к хвосту из фосфатов. Из названий молекул понятно, что в хвосте АДФ содержится два фосфата, а в хвосте АТФ — три. Когда в клетке происходит химический процесс, например фотосинтез, образующаяся энергия идет на присоединение третьего фосфата к хвосту АДФ. Полученная молекула АТФ затем переносится в другие части клетки. Там запасенная энергия может быть использована в других химических процессах: она выделяется при отщеплении последнего фосфата от АТФ, в результате чего АТФ вновь превращается в АДФ.

Как мы уже упоминали, существуют и другие молекулы, которые переносят энергию в клетке. Набор таких молекул чем-то напоминает разные варианты оплаты счетов. Вы можете выбрать наличные, банковский перевод, кредитную карту и т. д. — в зависимости от того, какой способ вам удобнее. Так же и клетка для поддержания своей жизнедеятельности может использовать АТФ (эквивалент наличных денег) или любую другую из большого набора более сложных молекул.

Список литературы

Для подготовки данной работы были использованы материалы с сайта http://elementy.ru/

Реферат: Роза в истории, мифах и легендах

Роза в истории, мифах и легендах

Роза – царица цветов. Ее любили, ей поклонялись, ее воспевали с незапамятных времен. О ней сложено много легенд.

В Древней Индии роза пользовалась таким почетом, что по существовавшему тогда закону каждый принесший царю розу мог просить у него все, что пожелает. Брамины украшали розами храмы, а цари – свои покои, розами усыпали пути богов во время религиозных процессий, розами уплачивали дани и подати.

По индийским пуранам (мифам), красивейшая из женщин – Лакшми – родилась из распускавшегося бутона розы. Хранитель Вселенной Вишну, увидев красавицу, спящую в своей розовой колыбельке, разбудил ее поцелуем и взял в жены. Лакшми стала богиней красоты, а укрывавшая ее роза – символом божественной тайны и с тех пор считается у всех восточных народов священной.

В Древней Персии поэты не уставали воспевать ее. По персидским сказаниям, она была подарком самого Аллаха. Явились к нему однажды все цветы с просьбой назначить им нового повелителя вместо сонного лотоса – тот хотя и был красив, но часто забывал о своих обязанностях. Аллах внял их просьбе и назначил правительницей белую розу с охраняющими ее острыми шипами. Соловей, увидав новую царицу цветов, был очарован ее красотой и в восторге прижал розу к своей груди. Но острые шипы вонзились ему в сердце, и алая кровь, брызнув из груди несчастного, оросила нежные лепестки дивного цветка. До сих пор наружные лепестки многих роз сохраняют свой розовый оттенок.

Греки считали розу даром богов. По словам Анакреона, роза родилась из белоснежной пены, покрывавшей тело Афродиты, когда богиня любви вышла из моря. Увидев этот цветок, очарованные боги обрызгали его нектаром, который и придал ему чудный аромат.

Жрицы Афродиты украсили белыми розами алтарь храма и сад. Цветок оставался белым до тех пор, пока Афродита не узнала о том, что ее возлюбленного Адониса смертельно ранил вепрь. Богиня, устремившись в рощу Пифона, где находился ее любимый, бежала по розам, не обращая внимания на их шипы, которые ранили ей ноги до крови. Капли божественной крови падали на розы, превращая их из белых в ярко-красные.

Роза у греков – спутница радостных и печальных торжеств. Венками из роз, перевитых миртами, украшали невест. Розами убиралась дверь, ведущая в дом, а лепестками усыпалось брачное ложе. Розами греки усыпали путь возвращавшегося с войны победителя и его колесницу. Ими же убирали тело и гробницы умерших. Розы носили на голове и на груди в знак траура, как символ кратковременности нашей жизни, которая так же быстро увядает, как и этот душистый цветок. В религиозных обрядах греки венками из роз украшали лица богов, клали венки у их ног.

Из Греции роза была перенесена колонистами в Рим и прекрасно там прижилась. Если в Греции у богов она служила символом любви и красоты, а у людей – выражением веселья, радости и глубокой печали, то у римлян во времена республики этот цветок считался символом строгой нравственности и служил наградой за выдающиеся деяния.

У римлян был обычай во время дружеских пиршеств бросать в вино лепестки со своих розовых венков. Вино с лепестками роз выпивали в знак расположения к тому, с чьего венка они осыпались.

Знаменитая египетская царица Клеопатра, принимая у себя Марка Антония, велела покрыть весь пол зала толстым слоем розовых лепестков. Чтобы убедить Антония в искренности своих чувств, Клеопатра приказала опрыскать сильным ядом розы своего венка, а когда Антоний, клянясь ей в любви, осыпал лепестки роз с ее венка в свою чашу с вином и хотел ее выпить, она вырвала чашу у него из рук и, сказав: «Смотри, Антоний, как мне легко было от тебя избавиться, если бы только я могла без тебя жить!», повелела испить эту чашу осужденному на смерть невольнику.

Римские воины, отправляясь на войну, снимали шлемы и надевали венки из роз, чтобы вселить в себя мужество. Роза служила эмблемой храбрости.

У римлян первой республики роза считалась священной. Ежегодно в память умерших здесь совершались торжества, носившие названия розалий, или розалийских дней – «Dies rosationis». В эти дни могилы умерших и урны, где хранился их прах, убирались гирляндами и венками из роз. Розы использовали и в религиозных церемониях, и в быту. Ими украшали жилища и домашние алтари, усыпали путь во время торжественных процессий.

В период падения Рима роза из царственного цветка становится цветком порока и предметом роскоши, на который тратились безумные деньги. Например, тщеславный проконсул Веррес передвигался по Риму не иначе как на носилках, матрац и подушки которых набивались свежими лепестками роз, да и сам проконсул был обвит гирляндами из этих цветов. Еще больше роз требовалось императору Нерону. В его знаменитом обеденном зале, где потолок и стены вращались во время пиршеств, изображая попеременно четыре времени года, вместо града и дождя на гостей сыпались миллиарды свежих розовых лепестков.

На всех пиршествах римлян не только каждый гость должен был непременно быть в венке из роз, но розами украшались и прислуживавшие рабы, и все подававшиеся кушанья, и все сосуды и чаши с вином; розами был усыпан весь стол, а иногда даже и пол. Из роз готовили всевозможные напитки и яства – делали пудинги, желе, розовый сахар и многочисленные сладости, до сих пор употребляющиеся на Востоке. Подносившиеся гостям венки были не сплетены из роз, а сделаны из розовых лепестков, которые обвертывались вокруг обруча.

Некоторые патриции велели усыпать розовыми лепестками даже поверхность моря, когда отправлялись на галерах на прогулку.

У римлян того времени спрос на розы был так велик, что обширнейшие сады в окрестностях Рима были не в состоянии его удовлетворить и приходилось привозить розы целыми кораблями из Александрии и Карфагена. В сады были превращены самые плодородные земли в ущерб хлебным полям.

Со временем дивная красота и аромат снискали розе расположение и в других странах Западной Европы. Прошло несколько столетий, и святые отцы, забыв ее значение в дни упадка Рима, объявили розу райским цветком и даже посвятили ее Пресвятой Богородице. Германские живописцы изображали Богоматерь с младенцем, окруженную тремя венками из роз. Венок из белых роз означает ее радость, из красных – ее страдания, а из желтых – ее славу. Некоторые из этих картин сохранились и до сих пор.

В католических легендах роза выступает защитницей добрых дел. Одна из них повествует про святителя Николая. Студеной зимней порой он нес взятый в монастыре хлеб, чтобы накормить им бедных, и когда его остановил строгий настоятель монастыря, хлеб превратился в розы в знак того, что это доброе дело было приятно Господу.

Начиная со средних веков римские папы награждают выдающуюся добродетель золотой усыпанной драгоценными камнями розой. Большой цветок на длинном стебле составлен из отдельных лепестков, на которых выгравированы имя папы и добродетели того лица, которому роза предназначается. На листьях блестят бесчисленные крошечные бриллиантики, изображающие небесную росу. В прежние времена эту ветку розы укладывали в изящный футляр, обитый изнутри голубым атласом, а снаружи выложенный инкрустациями в виде серебряных роз. Теперь же розу обертывают в шелковый платок и укладывают на подстилке из ваты в простую коробку. В день именуемый «Dominica in rosa» (розанное воскресенье), папа благословляет такую розу в присутствии полного собрания кардиналов в церкви св. Петра, окуривает ее фимиамом, окропляет святой водой и посылает достойному царственному лицу.

Большой любовью пользовалась роза и во Франции. Здесь ее так высоко чтили, что даже разводить ее позволялось не всякому. И тот, кто получал эту привилегию, обязывался ежегодно доставлять городскому совету в день Благовещения три венка, а в день Вознесения – корзину с розами. Из них потом готовили драгоценную розовую воду, которая по обычаю того времени добавлялась почти во все праздничные кушанья.

Почти неизвестная в Англии до XIV в., роза появилась при дворе английских королей незадолго до начала кровавой распри между йоркским и ланкастерским домами. Роза так пленила своей красотой претендентов на престол, что и тот, и другой поместили ее в свой герб: первый избрал себе белую, а второй – алую. Поэтому ожесточенная междоусобная борьба Генриха VI Ланкастера с Эдуардом Йоркским за английский престол, длившаяся, как известно, более 30 лет, носит название Войны алой и белой розы. В память об этих распрях английские садоводы вывели особый сорт розы, получившей название ланкастер-йоркской: на одном и том же кусте эта роза давала и белые, и алые цветы.

Царица цветов скоро и в Англии стала всеобщей любимицей. Служа сначала лишь отличительным знаком актеров, она вскоре стала принадлежностью костюма всех щеголей в Англии. Щеголи носили ее за ухом, причем чем крупнее был цветок, тем считалось шикарнее. Носили ее не только летом, но и зимой, а так как в зимнее время в те времена живая роза была еще большой редкостью, то людям с ограниченными средствами приходилось заменять живую розу искусственной. Вскоре с живой розой за ухом стала появляться и сама королева Елизавета. Одно время такое изображение ее чеканили на серебряных монетах.

Интересную роль сыграла роза в жизни королевы Виктории. Рассказывают, что на придворном балу в честь принца Альберта Кобургского, приехавшего в Англию свататься к королеве Виктории, королева в знак своего к нему расположения отшпилила от корсажа розу и передала ему. Принц пришел в восторг, но не нашел на своем фраке петли, куда бы он мог прикрепить драгоценный подарок. Не задумываясь ни минуты, он перочинным ножом сделал на фраке, как раз против сердца, крестообразный надрез. Эта находчивость и цена, которую он придал ее небольшому знаку внимания, окончательно пленили Викторию, и она согласилась стать женой принца.

В Германию поклонение розе пришло вместе с христианством. Любопытно возникшее в то время сказание о происхождении загнутых шипов розы. Сатана, изгнанный Господом с неба, задумав вновь подняться туда, решил воспользоваться шиповником – его прямые стволы с шипами могли бы служить ему лестницей. Но Господь угадал мысли врага и согнул стволы шиповника. Тогда рассерженный сатана согнул и шипы. С тех пор шипы роз не прямые, а загнутые книзу и цепляются за всех, кто до них дотронется.

А вот предание о тысячелетнем и поныне существующем в Гильдесгейме розовом кусте. Он растет на кладбище св. Анны, близ собора, и разрастается, опираясь на внешнюю стену хоров небольшой готической капеллы.

Однажды сын Карла Великого Людовик Благочестивый, охотясь в Саксонии, потерял свой нательный крест, содержавший в себе частицу святых мощей. После долгих поисков слуга нашел этот крест среди снега на покрытом цветами розовом кусте. Но когда захотел снять его, то куст не пускал. Никакие усилия не помогли, и он должен был вернуться домой без креста. Слуга рассказал об этом чуде, и тогда за крестом отправился сам Людовик. Приехав на место, он увидел на снегу громадное пятно в виде плана собора, в верхней части которого находился розовый куст.

Сняв крест, он приказал построить на этом месте собор и сохранить при нем чудесный куст. Место получило название Hilde Schnee, т.е. глубокий (большой) снег; отсюда впоследствии образовалось и слово Гильдесгейм. Туда было переведено и епископство.

Мало-помалу куст этот превратился в громадное, имеющее несколько метров в высоту, дерево, которое существует и поныне и покрывается ежегодно тысячами великолепных роз.

Со средних веков роза начинает играть и роль таинственного знака разных тайных обществ. Изображение ее встречалось в гербах знатнейших рыцарских родов, дворянских фамилий и в гербах городов. Между прочим, розу имел в своей печати и Мартин Лютер.

Король Фридрих Вильгельм III, страстно любивший розы, устроил у себя в Потсдаме среди чудного парка, небольшой островок роз, известный под названием «Павлиний остров», где проводил свои лучшие часы досуга. Здесь были собраны все имевшиеся тогда сорта роз, так что местечко это представляло собой нечто вроде римского Пестума. Фридрих Вильгельм любил этот уголок не менее, чем Гарун-аль-Рашид свой розовый сад, и не одно доброе дело совершилось здесь «sub rosa».

В 1829 г. в этом розовом парке принцесса Шарлотта Прусская была помолвлена с императором Николаем Павловичем. А в день ее отъезда был устроен праздник роз. Праздник был назначен на день ее рождения, 13 июля. Принцесса, как и ее отец, была большой любительницей роз. Особенно ей нравились белые розы, за что в кругу семьи ее даже прозвали «Blanchfleur» – белым цветочком.

Сама будущая российская императрица, сидя под золотым, украшенным драгоценными камнями балдахином, напоминала белую розу. На торжества отовсюду были свезены тысячи белых роз. Их гирляндами обвивали древки знамен, венками из них были убраны головы всех приглашенных дам и самой царицы, ими же были усыпаны все ступени и украшен трон царицы. В память об этом празднике каждая из присутствовавших дам получала от будущей императрицы серебряную розу, на листьях которой были вырезаны год и число.

В Россию роза впервые попала лишь в XVI в., и в то время была, конечно, достоянием лишь царского двора и некоторых сановников. В наших садах она появилась лишь при Петре I, а популярна стала при императрице Екатерине II.

Известный петровский вельможа, первый русский канцлер граф Г.И. Головкин был страстным любителем роз. В своем подмосковном имении, селе Клевине Серпуховского уезда, он развел великолепный розовый сад и для ухода за ним даже выписал из Англии садовника. В помощь ему были даны несколько крепостных. Один из них вскоре так преуспел в уходе за розами, что превзошел самого англичанина. Граф был в восторге и отпустил его со всей семьей на волю, приказав ему именоваться Розановым. От этого-то садовника будто бы и пошла эта распространенная теперь фамилия.

Красу наших старинных помещичьих садов и парков составляли в основном махровые розы, центифольная и моховая. Современные розы – чайная, бурбонская, ремонтантная, со всеми их бесчисленными гибридами, появились гораздо позднее.

Чайная роза, называемая так за свой дивный чайный запах, была привезена в Европу лишь в начале XIX в.: розовая – в 1860 г. из Ост-Индии, а желтая – в 1824 г. из Китая. От этих двух сортов и пошли гибриды чайных роз, красующиеся в современных цветниках. Бурбонская роза была привезена с острова Бурбон в 1819 г., где кустики ее были случайно найдены директором тамошнего Ботанического сада. А ремонтантная была получена от чайной и бенгальской розы, привезенной в Европу в 1789 г. из Кантона.

Среди этих гибридов такие красавицы, как Ульрих Бруннер, Поль Нейрон, Виктор Вердье, американская красотка, фрау Друшки и др. Все эти розы получали свои названия от городов, местностей или лиц, которым были посвящены. Многие из них имеют также свою интересную историю.

Возьмите, например, прелестную розовато-белую розу «Сувенир де ля Мальмезон». Это память о когда-то чудном саде экзотических растений замка Мальмезон, принадлежавшем страстной любительнице роз императрице Жозефине, первой жене Наполеона. Покинутая и забытая Наполеоном, она, чтобы хоть как-то утешиться в своем горе, занялась садоводством. Собирая со всех концов мира интересные растения, она составила в парке коллекцию цветов, не известных до того времени Европе. Среди них была и присланная ей с острова Бурбона роза, получившая название «Сувенир де ля Мальмезон». Жозефина часто носила эту розу в волосах.

Ремонтантная роза Поль Нейрон сочного розового цвета, переходящего в малиновый, – память о молодом, подававшем блестящие надежды лионском студенте-медике, страстном любителе роз. Его сосед, садовод Левэ, посвятил ему эту чудную розу, узнав, что студент отправился на защиту отечества в войне с Германией. А после его геройской гибели Левэ посвятил ему еще одну, не менее прелестную бланжевую розу, названную Souvenir de Paul Neyron – память о Поле Нейроне.

Чайная роза Маршал Ниель, непревзойденная по красоте и обилию цветов, посвящена герою Крымской кампании, в память о торжественном открытии им Ботанического сада в Монтобане.

Интересна судьба одного из сортов ремонтантных роз под названием Rose Chevette (роза Шеве). Шеве, садовод в Баньоле, в окрестностях Парижа, живший в царствование Людовика XVI, был преданнейшим роялистом. Он славился своим искусством разведения роз, одну из которых назвал своим именем – Rose Chevette. Его обширные сады, изобиловавшие самыми красивыми розами того времени, постоянно привлекали к себе внимание высокопоставленной публики. Здесь бывало высшее французское общество, даже сам король с королевой Марией Антуанеттой.

Вдруг разразилась революция. Король погиб на эшафоте, а Марию Антуанетту заключили в темницу в Тампле. Мысль о том, что обожаемая им королева томится в темнице, что ей грозит, быть может, смертная казнь, не покидает Шеве ни на минуту. Ему сообщают о тайном заговоре с целью освобождения королевы. Но он должен найти возможность известить ее об этом.

Что же делает Шеве? Он нарезает великолепный букет своих дивных роз, кладет в него записку, извещавшую о часе и способе побега, и, отправившись в темницу, бросает его королеве через ограду в каземат. Но стража не дремлет. Брошенный букет замечен. Записка захвачена. Шеве арестовывают, предают суду и приговаривают к смертной казни. Уже возведенный на эшафот, Шеве в последнем слове обращается к судьям с просьбой, чтобы кто-нибудь из них после его смерти взял на свое попечение его 17 детей. Судьи решают подарить жизнь отцу такого многочисленного семейства, но при условии (а условие это вытекало из царившей в то время страшной дороговизны продуктов), чтобы он уничтожил в своем саду все розы и засадил его картофелем. Пришлось, конечно, согласиться. Так погибла та самая красивая роза, которая составляла его славу.

Одной из красивейших считается чайная роза, носящая название «Франция» – La France. Она явилась выражением симпатий Франции к России при кончине императора Александра III – на его гроб был возложен присланный из Франции чудный венок из этих роз вперемешку с фиалками Le Tzar. Два года спустя вдовствующая императрица Мария Федоровна возвращалась из Ниццы. В Фруаре ее встречал французский президент Фор. Как утверждает Dictionnaire de la Rose, в благодарность за внимание, оказанное в Ницце больному цесаревичу Георгию Александровичу, императрица вручила ему розу La France.

Реферат: Гармония живой природы и проблема происхождения мира

Гармония живой природы и проблема происхождения мира

Хоменков А. С.

Почему наш мир прекрасен? Почему формы и цвета живой природы не во всем соответствуют принципу биологической целесообразности, но во многом следуют общим закономерностям гармонии, выявляющимся путем строгого математического анализа? И, наконец, как эти эстетические закономерности соответствуют тому или иному мировоззрению, призванному дать ответ на вопрос о происхождении нашего мира?

В свое время создатель теории эволюции — Чарльз Дарвин — предположил, что случайно появляющиеся в живой природе эстетические закономерности привлекают особей другого пола и закрепляются в последующих поколениях. Однако при таком способе объяснения загадка красоты природы подменяется загадкой эстетического чувства. В самом деле, почему у живых существ в процессе эволюции должно появиться эстетическое чувство, если оно способно, в конечном счете, порождать такие бесполезные, а иногда даже и обременительные структуры, как, к примеру, хвост павлина. Ведь с таким хвостом гораздо труднее спасаться от хищника, чем без него. Согласно учению Дарвина, всё, что препятствует выживанию вида, должно быть безжалостно отметено естественным отбором, оставляющим на нашей планете лишь самых сильных, самых быстрых, самых проворных. Но вот незадача — эстетические закономерности, присущие живой природе, вовсе не вписываются в прокрустово ложе этого дарвиновского идеала.

При изучении природы мы находим в ней все больше эстетических признаков, которые выявляются, как правило, не сразу, но после детального математического анализа. Эти признаки никак не связаны с проблемой приспособления вида к окружающей среде. Такой вывод известный русский биолог Любищев сформулировал еще в 1925 г. Он показал, что морфологические структуры биологических объектов «лишь в частных случаях определяются выполняемыми функциями, а в более общем случае подчиняются некоторым математическим законам гармонии. В многообразии форм есть своя, не зависимая от функции упорядоченность» (Мейен и др., 1977, с. 119–120). Можно сказать, что эстетически правильные формы в строении живых существ, абсолютно бесполезны в плане повышения жизнеспособности организмов.

Это, в частности, касается пропорции золотое сечение. Исследователи отмечают, что «в природе золотое сечение находит себе весьма разнообразное применение в области видимых соотношений частей органических созданий высшего порядка из области животного и растительного царства. Так, например, тело человека, взятое в средних идеальных пропорциях, во многих ясно различных частях своих являет целые серии крупных и мелких подразделений по этому закону. В растительном царстве наблюдается то же, например, длина стеблевых колен у многих злаков и расстояние последовательных ходов спиральной линии, проводимой через точки прикрепления сучьев и листьев у многих кустовых и древесных пород, развивающихся при нормальных условиях, строго подчиняются закону золотого сечения» (Розенов, 1982, с. 121 – 122). В то же время эта не имеющая своего «функционального обоснования» золотая пропорция встречается в природе в большинстве случаев в виде скрытых от поверхностного наблюдения своих производных (Шевелев, 1990, с.52). Такой же скрытый характер чаще всего имеет и симметрия биологических объектов, которую исследователи характеризуют как «одно из наиболее замечательных и загадочных явлений природы” (Петухов, 1988, с. 7). Исследования последних лет показали, что эстетически воспринимаемые формы живой природы большей частью связаны с неевклидовой симметрией, выявляемой опять таки лишь после тщательного математического анализа. То же самое можно сказать и относительно пения птиц, совершенство форм которого можно оценить лишь после применения специальной записывающей аппаратуры . Другими словами — эстетически правильные формы являются гораздо более распространенными в природе, чем это может показаться на первый взгляд.

Но каков смысл всей этой разлитой по органическому миру красоте. Зачем, в частности, птицам нужна «по-человечески» высокоорганизованная музыка? Зачем нужно соловью выводить всю ночь напролет свои прекрасные трели? Ведь для осуществления внутривидовой сигнализации достаточно было бы произнести гораздо более короткие и незамысловатые звуки и не выдавать свое местонахождение хищникам столь длительной песней. Дарвиновский подход бессилен объяснить все эти явления.

Надо сказать, что дарвинизм в последнее время столкнулся с целым рядом принципиальных трудностей, судя по всему, непреодолимых для него. В настоящее время острие спора о происхождении мира постепенно переходит к представителям двух других научно-философских направлений — креационизма и «теистического» эволюционизма. Креационисты настаивают на том, что мир был сотворен Всемогущим Богом в короткий промежуток времени и творился «без опоры» на заданные Им же впоследствии «законы природы». «Теистические» же эволюционисты (более правильно было бы назвать их «пантеистическими эволюционистами» ) утверждают, что развитие мира происходило постепенно под действием некоего разумного (точнее было бы сказать «квазиразумного») начала, способного быть неким «двигателем» и «целеполагателем» предполагаемого эволюционного процесса, внося определенные «коррекции» в существующие законы природы. За этими двумя школами стоит многовековая борьба двух глобальных духовных традиций, борьба о которой, в частности, писал известный русский философ Лев Тихомиров.

Тихомиров указывал в свое время на существования всего двух основных религиозно-философских идей — дуализма и монизма. Первое из них (от лат. dualis — двойственный) «признает существование двух категорий бытия: одну составляет Бытие Божественное, по существу своему недоступное пониманию ума человеческого и вообще какого бы то ни было «тварного» ума. Другую категорию составляет мир тварный, созданный Богом, живущий по законам, Богом данным, и по существу совершенно различный с Богом» (Тихомиров, 1997, с. 32).

Другая философско-религиозная идея, о которой писал Лев Тихомиров, — монизм (от греческого monos — один). Эта идея «принимает единство всего существующего, в котором элемент божественный если и признается, то не как нечто, по существу различное от мира материального и вообще от мира тварного, а только как особое проявление того же самого бытия, какое проявляется в виде природы материальной. Создания мира и Создателя это воззрение не признает. Вся природа – материальная, духовная и так называемая «божественная» – существует вечно» (Тихомиров, 1997, с. 32).

В истории философской мысли монистической мысли монистическое мировоззрение чаще всего проявлялось в пантеистической форме. Что касается материализма, то его можно классифицировать лишь как крайнюю форму монистического мировоззрения, в которой отсутствует обычная для пантеизма «спиритуалистическая глубина» и все сущее сводится к материальному началу – к «игре атомов» в понимании материалистов XIX века, или же к разнообразию проявления физических полей и энергий в представлениях исторически близких к нам материалистов. Впрочем, независимо от своей пантеистической или же материалистической формы, монистическое мировоззрение всецело связано с эволюционной идеей, ибо в рамках этого мировоззрения просто не может быть представлений о Сотворении мира «из ничего». Бытие, как считают монисты, может лишь постепенно оформляться, эволюционировать — либо под воздействием чисто материальных причин, как считают последователи Дарвина, — либо под влиянием неких своих глубинных, «духовных свойств», как признают сторонники «теистического» эволюционизма. Один из них — Тейяр де Шарден — писал о наличии «духовного начала, присутствующего в универсуме и направляющего его развитие» (Губман, 1991, с. 296). Такая идея «направленной эволюции» сопряжена у Тейяра с поиском «диалектики всеединства» и «пантеистической установкой, стремлением найти Бога, растворенного в мире» (там же, с. 296).

В пользу какой же из двух мировоззренческих позиций — дуализма или монизма — свидетельствуют эстетические закономерности, проявляющиеся в живой природе? Чем является красота животных и растений — отражением свободного творческого действия Всемогущего Создателя мира, или же выражением тех спиритуалистических свойств «бога-природы», которые развертываются в ходе «теистическо-пантеистической» эволюции?

Всемогущий Создатель мира, о котором говорят дуалисты — прежде всего, христианские богословы — не может быть связан никакими ограничениями при создании Им тварного мира. Эстетические закономерности при этом могут быть общими для разных классов объектов живой и неживой природы, но эта общность будет являться неким «стилем работы» одного и того же Художника, находящегося «вне холста нашего мира» и наносящего «мазки» так, как Ему заблагорассудится. Общность такого рода может иметь свои исключения, являющиеся выражением свободной воли Творца.

Что касается пантеистического мировоззрения, то здесь общность эстетических закономерностей разных классов объектов будет являться отражением одних и тех же спиритуалистических закономерностей, имманентно присущих «богу-природе». Здесь исключений из общего правила не следует ожидать, как не следует ожидать исключений из действия какого-либо химического реактива, зключенного в размазанную по холсту краску, под действием которого эта краска способна приходить в движение и порождать (постепенно, эволюционно) определенные правильные фигуры. В рамках пантеистического мировоззрения «законы природы» являются лишь проявлением тех «божественных» свойств бытия, которые, по словам Льва Тихомирова, такие же вечные и неизменные, как и она сама, ибо это пантеистическое «божество» «действует вечно одинаково, неизменно» (там же, с. 45).

Итак, нам осталось только обратиться к конкретно-научному материалу и посмотреть, существуют ли те исключения из общих эстетических закономерностей мироустроения, которые могли бы свидетельствовать о свободной воле Всемогущего Творца вселенной? Существует ли, в частности, различие в эстетике живой и неживой природы?

Известный русский ученый В.И. Вернадский писал: «Мы можем сейчас утверждать, что между симметрией живых организмов — живого вещества и кристаллических пространств т.е. симметрией кристаллов мы имеем резкое различие» (Вернадский, 1965, с. 177), так что можно говорить, что «мы имеем здесь дело с двумя природными явлениями, резко друг от друга отличными» (там же, с. 178).

Частным случаем такого различия является пятилучевая симметрия. Единственным типом объектов неорганического мира, среди которых мы можем наблюдать нечто похожее на пятилучевую симметрию, являются квазикристаллы — тип искусственных образований, получаемых при быстром охлаждении некоторых металлов, в результате которого появляется нечто среднее между аморфным и кристаллическим состоянием вещества (Лима-де-Фариа, 1991, с. 107). Однако такой тип образований не характерен для природных объектов и его квазикристаллические формы можно считать тем исключением, которое лишь подтверждает правило отсутствия пятилучевой симметрии среди неживой природы. Этот парадокс отсутствия пятилучевой симметрии в неживом существе, — пишется в одной из монографий по эстетике природных явлений, — «еще не нашел убедительного научного объяснения. Пятилучевые морские звезды, цветы с пятью лепестками остаются загадкой природы» (Васютинский, 1990, с. 105). И таких загадочных для монистического мировоззрения форм природа представляет более чем достаточно. Возьмем, к примеру, иглокожих – целый тип животных, к которому принадлежат около 6 тысяч современных видов и около 16 тысяч вымерших. И все эти виды имеют, как правило, пятилучевую симметрию. Среди растительного царства «загадочной» пятилучевой симметрией цветка обладают представители целого ряда семейств — сложноцветных, розоцветных, пасленовых, фиалковых, колокольчиковых и еще нескольких — многие тысячи видов. Все эти представители животного и растительного мира плохо вписываются в пантеистическо-монистическую концепцию развертывания в материальной плоскости вечных и неизменных духовных свойств «бога-природы».

Характерно, что пятилучевая симметрия является не единственным примером принципиального отличия организации живой природы от неживой. Вернадский видел такое различие гораздо более широко. Он в свое время «пришел к заключению, что в живых веществах состояние пространства не отвечает евклидовой геометрии и является совершенно иным, чем для случая косных тел, соответствующего евклидовой геометрии» (Петухов, 1981, с. 216). Однако, при всем этом, этот научный вывод Вернадского находится в резком противоречии с его философскими представлениями о единстве живой и неживой природы, которые можно считать выражением монистической мировоззренческой установки Вернадского. «В науке нет до сих пор ясного сознания, — писал он по этому поводу, — что явления жизни и явления мертвой природы, взятые с геологической, т.е. планетарной, точки зрения, являются проявлением единого процесса» (1989, с. 52). Можно сказать, что при анализе симметрии живой и неживой природы мнение Вернадского-ученого, опирающегося на наблюдаемые им факты, вступило в резкое противоречие с мнением Вернадского-философа, следующего курсом монистического мировоззрения. В глубине этого пантеистическо-монистического мировоззрения лежат тенденции гилозоизма — учения о всеобщей одушевленности материи. В контексте таких гилозоистических представлений «материя мыслится одаренной общими свойствами жизни, теми же, как у человека и животных» (Тихомиров, 1997, с. 56). Этих же взглядов, кстати, придерживался и Тейяр де Шарден, писавший о том, что минеральный мир и одушевленный мир являются антагонистическими только в том случае, «если их рассматривать грубо» (1987, с. 71).

Итак, отличие симметрии живых и неживых объектов, является загадочным явлением лишь для монистического миропонимания, ожидающего некоего «эстетического униформизма» от природы, созданной не всемогущим и свободным от всяких ограничений Творцом, но сформированной под действием безличностной «силы» пантеистического характера с ее неизменным по своей сути и своему выражению в материальной плоскости эволюционно-развертывающимся духовным началом. Разные философы давали разное название этому началу. Так, Тейяр де Шарден «говорил о все увеличивающейся концентрации «радиальной» энергии, психического в процессе космогенеза» (Губман, 1991, с. 296). Впрочем, независимо от терминологии, можно полагать, что это духовное начало, все более и более концентрируясь в эволюционирующей под его действием материи должно было бы все более и более одухотворять последнюю, делая ее все более и более прекрасной. Здесь мы подходим к другому оценочному критерию эстетики живой природы, способному пролить свет на проблему происхождения мира: существует ли закономерность увеличения привлекательности живых существ в зависимости от их положения на «лестнице» сложности, построенной в свое время Аристотелем.

Непредвзятый анализ свидетельствует, что такой четко проявляемой тенденции в живой природе нет. Находящиеся на «нижних этажах» аристотелевской «лестницы» существа часто выглядят не менее привлекательными, чем более сложно организованные. Вспомним о прекрасных бабочках, раковинах моллюсков, одноклеточных радиоляриях. Эта же схема отказывается работать и на верхних этажах этой «лестницы». В самом деле, какое существо следовало бы считать самым прекрасным среди всего многообразия жизненных форм, если бы предполагаемый эволюционный процесс проходил бы под действием одухотворяющего материю начала?

Человек не может дать объективную оценку самому себе, поэтому должен исключить свой вид из подобного конкурса. Логика «теистического» эволюционизма подсказывает, что после такого исключения самым прекрасным существом на земле должно быть предпоследнее звено предполагаемого эволюционного процесса — обезьяна. Хоть о вкусах и не принято спорить, но тут очевидным становится то, что пантеистическая схема предполагаемой эволюции явно не работает.

Что же может сказать креационная модель с ее представлениями о всемогущем Творце о смысле красоты нашего мира — прежде всего о вездесущей в природе пропорции «золотое сечение»? Обратимся за разъяснением этого явления к творениям Отцов Церкви.

Еще св. Дионисий Ареопагит писал в свое время, что «мир сей, получив бытие от Истинной Красоты, в устройстве всех своих частей отражает следы духовной красоты» (1995, с. 12).

По этому же поводу св. Максим Исповедник утверждал, что «Бог познается как художник по произведению» (1994, с. 245), то есть по сотворенному Им миру. Чтобы сказать нечто об этом Художнике, заострим, прежде всего, наше внимание на свойствах пропорции золотое сечение.

Любой отрезок можно разделить на бесчисленное число неравных частей. Но только в одном случае соотношение между ними и целым будет идеально правильным. Этот случай – золотое сечение, при котором меньшая часть разделенного отрезка будет относиться к большей части, как большая ко всему целому отрезку. Можно сказать, что в этой пропорции материальными средствами передается смысл, идея (Лосев, 1990, с. 361), в основе которой лежит уникальная простота замысла. Исследователи, кстати, в последние десятилетия пришли к выводу, что «правила, по которым строятся сложнейшие ткани живых организмов, могут быть до абсурда простыми» (А.К. Дьюдни, цит. по: Петухов, 1988, с. 44). Эта уникальная простота геометрически–правильных форм живой природы, воспринимаемая нашим эстетическим чувством, свидетельствует вовсе не о борьбе за выживание или каком-либо ином, пантеистическом атрибуте предполагаемой эволюции, но о том таинственном смысле, которым Создатель соизволил запечатлеть Свой стиль работы над миром, Свои свойства

Само представление о каком–либо смысле у нас всегда сочетается с представлением о слове – носителе этого смысла. Нечто подобное мы можем сказать и о том смысле, которым наполнены формы живых существ. Этот смысл свидетельствует о том Ипостасном Слове, через Которое «начал быть» наш мир (Ин. 1, 1—3). Вот что пишет по этому поводу православный богослов Георгий Флоровский: «Все в мире есть тайна Божия и символ. Символ Слова, ибо откровение Слова. Весь мир есть Откровение, – некая книга неписаного откровения. Или, в другом сравнении, – весь мир есть одеяние Слова. В многообразии и красоте чувственных явлений Слово как бы играет с человеком, чтобы завлечь его и привлечь, чтобы он поднял завесу, и под внешними и видимыми образами прозрел духовный смысл» (Флоровский, 1992, с. 204).

Список литературы

Васютинский Н. Золотая пропорция. М. Молодая гвардия. 1990.

Вернадский В.И. Химическое строение биосферы Земли и ее окружения. – М.: Наука. 1965.

Вернадский В.И. Живое вещество // Начало и вечность жизни. – М.: Советская Россия. 1989.

Губман Б.Л. Тейяр де Шарден // Современная западная философия. Словарь. — М.: Издание политической литературы. 1991.

Дионисий Ареопагит. О небесной иерархии. СПб. Сатис. 1995.

Лима-де-Фариа А. Эволюция без отбора. Автоэволюция формы и функции. – М.: Мир. 1991.

Лосев А.Ф. Музыка как предмет логики // Из ранних произведений. М. Правда. 1990.

Максим Исповедник. Комментарии // В кн.: Дионисий Ареопагит. О Божественных именах. О мистическом богословии. – СПб.: Глагол. 1994.

Мейен С. В., Соколов Б. С., Шрейдер Ю. А. Классическая и неклассическая биология. Феномен Любищева // Вестн. АН СССР. – 1977. № 10.

Петухов С.В. Биомеханика, бионика и симметрия. – М.: Наука. 1981.

Петухов С.В. Геометрия живой природы и алгоритмы самоорганизации // Новое в жизни, науке, технике. Сер. математика. Вып. 6. М. Знание. 1988.

Розенов Э.К. Статьи о музыке. Избранное. М. Музыка. 1982.

Тейяр де Шарден П. Феномен человека. – М.: Наука. 1987.

Тихомиров Л. А. Религиозно–философские основы истории. – М. 1997.

Флоровский Г.В. Восточные отцы V–VIII веков. М. 1992.

Шевелев И.Ш. О формообразовании в природе и в искусстве // Золотое сечение. М.: Стройиздат. 1990.

Реферат: Семейство чайковые

Серебристая чайка

Семейство чайковые

Очень крупная чайка. Самец крупнее самки. Длина тела 54-68 см., размах крыльев 125-155 см. Спина серебристо-белая, концы крыльев черные с белыми вершинами, остальное оперение белое. Ноги желтые, у западно-европейского подвида – красноватые. Глаза желтые, на мощном желтом клюве красное пятно. Молодые почти полностью коричневые, с черными концами крыльев. Кричит серией все более ускоряющихся гнысавых громких звуков -«кьяв, кьяв…». Яйца 72,7х47,6 мм.

В южной половине Европы обитает очень близкий вид – чайка-хохотунья (ранее считалась подвидом серебристой чайки). Она отличается серовато-желтыми глазами, красным кольцом вокруг глаз и более темной спиной. За небольшим исключением, все крупные чайки Европы (10 видов) увеличились в числе, стали более распространенными, покорили даже города внутри материка.

Серебристая чайка не исключение. Она традиционно селится на морских побережьях северной и западной части Европы на крупных болотах и дюнах около озер. Все более часто проникает в города и их окрестности. Во время летних кочевок серебристую чайку и хохотунью можно встретить почти на любом большом водоеме Европы. И в каждом приморском городе материка.

Зимует частично на месте или перемещается на побережья южной Азии. Гнездо на скалах, островах, кочках, крышах высоких домов. Селится колониями, иногда возле колоний других чайковых.

Гнездо в виде небольшой ямки, выстланной сухой травой. Кладки (2-4, чаще 3 яйца) появляется в мае – июне. Насиживают обе птицы 26-27 дней. Птенцы становятся летными в возрасте 38-45 дней. У гнезда –агрессивна. К размноже Ию приступает поздно, после 5 лет жизни, до этого кочует. На воде и на суше обнаруживает большое разнообразие способов охоты и сообразительность. Добычу ловит в воздухе, на траве, раскапывает норы, вылавливает под водой, собирает в мусорных баках, на лотках торговцев и т.д. Насекомые, рыбы, грызуны, падаль, птенцы и яйца птиц – основные объекты ее рациона. Раковины моллюсков, панцири крабов и морских ежей разбивает, бросая их с высоты на землю. Грабит чужие колонии и ворует яйца и птенцов других чайковых, уток, бакланов. Ловко достает рыбу из сетей с глубины до 50 см., хотя нырять не умеет.

В некоторых странах отнесена в список вредных животных, а в некоторых – включена в национальные Красные книги.

Сизая чайка

Семейство чайковые

Более крупный вид, чем широко распространенная озерная чайка. Длина тела 38-46 см., размах крыльев до 130 см. Окраска похожа на серебристую, но размеры меньше, Ноги желтовато -зеленые, клюв без красного пятна. Молодые серо-коричневые. Голос более звонкий, чем у серебристой чайки, острое крикливое «аг-аг-аг». Яйца 57х47 мм.

Населяет морские побережья, острова, а также внутриконтинентальные озера, водохранилища, реки, болота. Гнездится обычно в совместных колониях с другими чайковыми, реже — одиночными парами.

Зимует на местах размножения, на южноевропейских морях и в Персидском заливе.

Гнездо в сухом месте. На обрывах, скалах, на лугу, высоких кочках, крышах домов. Выстилка из травы. В полной кладке 3, изредка 1 или 2 яйца. Насиживание начинается в мае, и длиться 21-28 дней, участвуют обе птицы. Птенцы поднимаются на крыло в возрасте 29-40 дней. К размножению самцы приступают через 2, а самки через 3 года. Образует постоянные пары. Самец и самка из одной пары часто зимуют отдельно, весной встречаются на родном гнезде, которое занимает, если ничто не помешает , всю жизнь. Гнездо активно защищают. Наземных хищников и человека атакуют пикированием, воплями и обливанием экскрементами. Тех пришелицев, которые послабее и поглупее, заклевывают насмерть. Способы кормления и набор кормов разнообразны. Собирает корм на берегу, на воде, на поле и свалках. Едят насекомых, червей, рыб, лягушек, грызунов. Отбирает корм у молодых чаек других видов. По сравнению с крупными чайками, хищничает в колониях мало. Охотно поедает ягоды.

Численность в Европе увеличивается, но нигде этот вид не является многочисленным.

Озерная чайка

чайка серебристый сизый озерный

Семейство чайковые

Чрезвычайно обычная и самая распространенная чайка, особенно на внутренних водах Европы. Размеры средние: длина тела 34-40 см., размах крыльев 85-110 см. Передний край крыльев белый (видно в полете) их концы черные. В брачном оперении голова – шоколадно-бурая; в остальное рвемя года – белая с серыми «ушками». Ноги и клюв красные. Молодые – серые с коричневым цветом в разных частях головы и туловища. Голос – высокое скрипучее «кьярр-кьярр», «Керр» и короткое «гне, как». Яйца 52х36,5 мм.

На озерную чайку похожа ченоголовая чайка, но у нее «шапочка» черная и заходит на затылок, но концы крыльев белые. Черноголовая чайка не имеет устойчивого ареала, а периодически поселяется в разных местах Европы, обычно в колониях других чайковых птиц.

Озерная чайка населяет побережья и острова континентальных водоемов, рек, а также морские побережья. Иногда селится в городах. Во время кочевок встречается на всех водных и болотных местообитаниях, за исключением быстрых горных речек. Зимует частично на местах гнездования, в южной полосе Европы и Азии, а также в Северной Африке.

Гнездится колониями на кочках или на песке; очень редко – на зданиях, в старых лодках, на низких ветвях деревьев. На сырых и твердых поверхностях устраивает подстилку из сухих листьев местных растений. Колонии могут составлять от нескольких десятков до многих тысяч пар. Самая крупная колония известна в Нидерландах, в устье реки Шельды – 21 тысяча пар. Активна круглосуточно. В кладке три яйца, иногда два. Две самки изредка могут отложить в гнездо 4-5 яиц. Насиживание начинается в апреле-мае. И длиться 22-24 дня. В 25-30 дневном возрасте молодые начинают летать. Взрослые образуют постоянные пары в возрасте 1-4 лет и ежегодно возвращаются на места колоний. Колонии могут существовать десятилетием. Корм добывает обычно на открытой местности: лугах, полях, пастбищах, водоемах. Активно посещает свалки, фермы, города. За кормом могут летать за 70 км. от гнезда. Кормятся пешком, на плаву, в полете, в воздухе. Собирают корм и ночуют в свете уличных фонарей. Поедают самых разных беспозвоночных, рыбу, грызунов, фрукты, семена, пищевые отбросы. Под защитой активных и достаточно агрессивных озерных чаек в их колонии гнездятся около 2 десятков видов птиц.

Численность неравномерная. В некоторых странах она увеличивается, а в других (Швейцария, Польша, Финляндия) наоборот, снижается.

Чайка малая

Семейство чайковые

Распространение. Северная Голландия, Дания, Южная Швеция, Южная Финляндия. От южного и восточного побережий Балтийского моря в востоку до бассейна реки Яны и озера Буйр –Нур в Монголии. В европейской части России северная граница проходит примерно по 50 параллели. В Татарстане встречается на Куйбышевском и Нижнекамском водохранилищах и их притоках. Численность значительно снизилась после образования Куйбышевского и Нижнекамского водохранилищ. В настоящее время в республике гнездится около одной тысячи пар.

Экология и биология. Гнездящийся перелетный вид. Встречается с мая по август. Гнездится по берегам рек, на побережье и островах водохранилищ, как правило, колониями. Кладка состоит из 2-4 яиц. Питается водными и наземными беспозвоночными, рыбой.

Лимитирующие факторы. Загрязнение водоемов, выпас скота, фактор беспокойства, колебания уровня воды в водохранилище.

Меры охраны. Данных о разведении нет. Необходима организация ГПП в местах гнездования.

Реферат: Начала онтологии как теории эволюции материи

Шадрин Юрий Борисович

«Только бытиё есть, а небытия нет».

«Онтология — учение о бытии».

1.  Онтология, несмотря на то, что это понятие всё чаще встречается в философской литературе, кажется неким реликтовым предметом, возможно оттого, что в марксистской философии она была поглощена учением «о всеобщих законах развития природы, общества и мышления» и выделение её в качестве особенной науки казалось излишним. Однако, учение о бытии это особая дисциплина, отличная и от диалектики, и от теории познания в силу своего особенного предмета исследования – бытия или существования материи, а не всеобщих законов развития или законов познания.

В очерке «Концепция сознания вне основного вопроса философии» была показана некорректность распространения гносеологического решения основного вопроса философии на сферу онтологии, поскольку предметом онтологии является существование материи, а не отношения материи и сознания. В гносеологии это отношение шире понятия существования, т.к. включает и идеальное содержание сознания. Вне гносеологии понятие существования шире отношения материи и сознания, т.к. тот же материализм говорит о существовании материи и вне сознания.

Хотя «онтология — учение о бытии», большинство онтологических исследований вообще не анализируют это понятие, составляющее их начало. Из известного определения материи можно заметить, что единственная характеристика материи, кроме гносеологического отношения к сознанию, есть существование. «Учение о бытии» Гегеля остаётся исходным исследованием диалектики понятия существования, сделанном,  однако, в идеалистическом и пангносеологическом плане развития абсолютной идеи. Маркс заменил идею материей, но не тронул исторический гноселогизм, посчитав развитие познания общей сущностью исторического процесса. В качестве одного из следствий этого осталась в стороне причинность развития самой материи, и движение материи просто было принято за аксиому. Но почему же развивается материя? Какая материальная движущая сила стоит за гегелевской диалектикой существования, если не развитие понятий абсолютной идеи?

Существование и сущность – понятия не случайно одного корня, это отражено также в едином немецком «das Wesen», означающем одновременно бытиё, существование и сущность, аналогичном английском «being» или «essence» (существование и сущность) и «substance» (существование и материя). У Гегеля за основание существования принято понятие сущности. Однако сущность сама по себе есть лишь понятие и не может быть материальной причиной существования. В то же время, если не уходить в теологию, ничего не может быть более фундаментальным чем само существование, и нужно признать, что существование и есть сущность самого существования.

Существование не есть просто данная сущность материи, иначе оно было бы вечно и мертво, а результат стремления к существованию, а точнее — к самосохранению. Существуют, т.е. обладают бытиём лишь те материальные объекты, которые положительно решают проблему своего самосохранения, обеспечивая собственное воспроизводство. Весь объективный мир существует только в силу того, что пронизан стремлением к самосохранению существования. «Быть или не быть – вот в чём вопрос!». Это «основной вопрос» и всех материальных объектов и, соответственно, любого учения о сущности материи. В том числе человеческого общества. Основным вопросом теории существования (онтологии) любого материального объекта должен быть вопрос о его самосохранении.

Любое иное онтологическое основание существования материи логически будет означать отказ материи в её стремлении к самосохранению и приведёт к тупику в вопросе о причине её существования, потребовав сверхъестественного определяющего существование фактора. Если бы реальные объекты руководствовались иной, нежели стремление к самосохранению стратегической целью эволюции, они неизбежно пришли бы к отрицательному решению основного вопроса бытия и погибли. Когда встаёт вопрос существования – любая другая цель умаляется. Поэтому все прочие проявления материи априори производны, вторичны и лишь локально значимы, и не могут служить фундаментальными основаниями корректного описания эволюции (истории) материи.

Только теория, выводящая процесс развития из самосохранения может быть строго логичной и, соответственно, научной, т.к. у объектов материи есть единственная, тавтологическая цель «быть, чтобы быть». Большинство же идей, доктрин, гипотез, теорий, с которыми мы сталкиваемся, «предпочитают» иные, совершенно различные основания и могут быть подвергнуты неопровержимой критике.

Так, синергетика не сможет объяснить фундаментальную причину развития материи, поскольку исходит из некоего, неизвестно откуда имеющего быть всеобщего стремления к упорядоченности, или самоорганизации. Если таковое и имеет место, то за ним нужно видеть более глубокую, точнее самую глубокую, причину — стремление к самосохранению. То же можно сказать и об историческом материализме Маркса, воздвигшем идол материального производства. Последнее, разумеется, есть лишь один из инструментов, реализующих стремление человечества к самосохранению, но не единственный, и реально действующий лишь на определённых стадиях истории, характеризуемых достаточно высоким уровнем развития этого производства.

Неверно утверждение, что нет смысла и направленности у материи и истории. Смысл и направленность истории человечества, аналогично всей материи, — в стремлении его к самосохранению. Не обязательно это должно быть субъективно осознанно. Движение реки имеет направление и смысл, заключаемые в стремлении к морю, хотя река и не является субъектом. Движение к устойчивому состоянию (простейший аналог стремления к самосохранению) обуславливает видимость воли. Более того, наша воля – это просто проявление высшей формы стремления к самосохранению. «Какая цель человеческого существования? В чём состоит задача или загадка человеческой жизни? Самый естественный и ничем не опровержимый ответ на приведённый вопрос тот, что человек существует для того, чтобы существовать, живёт для того, чтобы жить». Познать сущность Бытия, т.е. существования вообще, — цель сознания, ибо и оно обладает существованием и стремлением к самосохранению.

2. Самосохранение, являясь основой существования, не может не быть и движущей силой развития и эволюции материи вообще. Ниже мы рассмотрим, как логически вытекает развитие из существования, поскольку последнее несёт в себе и противоречие стремления к существованию. Для этого можно воспользоваться диалектикой познания абсолютной идеи Гегеля в приложении её к существующей, стремящейся к существованию и своему самосохранению материи, поскольку логика материи и сознания может иметь лишь специфическое, но не принципиальное отличие. Поэтому объектом нашего рассмотрения будут материальные объекты и их эволюции, а не понятия сознания и процесс познания.

Бытиё вообще — слишком общая для анализа категория (у Гегеля – бедная, «ничто»), а вот конкретное, «наличное» бытиё материального объекта тождественно с понятием качества. «Качество есть тождественная с бытиём определённость, так что нечто перестаёт быть тем, что оно есть, когда оно теряет своё качество». «Качественная определённость предметов и явлений есть то, что делает их устойчивыми, что разграничивает их». Определённость – фактор устойчивости воспроизводства, самосохранения материального объекта.

Определённость означает установление предела. «Определённость предмета в силу чего он есть именно этот предмет, а не другой, называется качественной границей». «Граница предмета возможна лишь благодаря существованию других предметов». Предел или граница устанавливаются во взаимодействии этих предметов в своём стремлении к самосохранению.

Предел есть граница самосохранения данного объекта с ограничением самосохранения другого. «Присматриваясь ближе к границе, мы находим, что она заключает в себе противоречие и, следовательно, оказывается диалектичной, а именно: граница составляет с одной стороны реальность наличного бытия, а с другой стороны она есть его отрицание». С той, другой стороны границы мы найдём стремление к самосохранению другого объекта, отрицающего самосохранение первого.

«Любое определение есть отрицание». Причём, чем выше степень определения или ограничения, тем выше устойчивость и самосохранение, и тем выше отрицание. Так, более определённая, стабильная температура тела млекопитающих привела к повышению их выживаемости по отношению к среде обитания и росту концентрации, а в итоге — к усилению видовой борьбы (отрицанию выживаемости).

Таким образом, мы видим неизбежность противоречия (отрицания) существования материи, вытекающего из одного факта стремления к существованию. «Противоречие не следует считать просто какой-то ненормальностью, встречающейся кое-где, оно есть отрицательное в своём существенном определении, принцип всякого самодвижения». «Истинное – естественное, историческое и диалектическое отрицание как раз и есть движущее начало всякого развития». Всякое отрицание есть противоречие, но не всякое противоречие есть отрицание, но только сущностное, отражающее интересы самосохранения объекта эволюции. Отрицание — это категория противоречия воспроизводства объекта эволюции, за которой стоит энергия всех форм движения, направленная на его самосохранение. Степень отрицания отражает остроту этого противоречия (далее понятие противоречия будет иногда применяться вместо понятия отрицания, как его синоним).

Стремление к самосохранению и повышение уровня определённости должно иметь предел снижения противоречия, который известен под категорией «конечного». В этом процессе материя порождает положительные решения ограничения, вытесняя их отрицательную составляющую на границу конечного. Предельное конечное несёт там своё предельное отрицание, т.е. бесконечное. Если конечное это снятое противоречие, то бесконечное — начало всякого противоречия: «бесконечность есть противоречие и она полна противоречий…».

Конечное и бесконечное – два противоположные состояния объекта эволюции материи. «Где мост между конечным и бесконечным?» — спрашивал Гегель. Этим мостом является отрицание. Поскольку степень отрицания выражает собой отношение к конечному, постольку она есть мера этой конечности. При изменении её от 0 до 1 конечное превращается в бесконечное. Как рекомендовал Джордано Бруно, «кто хочет познать наибольшие тайны природы, пусть рассматривает и наблюдает минимумы и максимумы противоречий и противоположностей». Полное (100%) отрицание означает бесконечное, неопределённое, изменчивое. Отсутствие отрицания означает собственно конечное, определённое, неизменное.

Интересно заметить, что абсолютным конечным, т.е. и определённым и неизменным является также и небытиё – нулевое конечное. Однако оно, в отличие от конечного бытия, не порождает своего отрицания. Конечное взаимодействие должно быть также двух видов. Нулевое конечное есть отсутствие взаимодействия. Это тоже определённость, но неразвитого вида. Развитое конечное это определённое отношение, наполненное конкретным содержанием, служащее самосохранению объектов между которыми существует это отношение. Оба вида конечного могут переходить в бесконечное и обратно, но невозможен прямой переход неразвитого, нулевого конечного в развитое. Иначе говоря, отсутствие взаимодействия должно развиться в отношение предельного противоречия, прежде чем перейти к развитому, определённому, устойчивому отношению, обеспечивающему взаимное самосохранение.

Говоря об отрицании, мы представляем себе, прежде всего, внешнее отрицание некоего пространственно ограниченного объекта другими такими же материальными объектами. Назовём условно это отрицание внешним. В предельном случае такой объект будет внутренне «конечно» устойчив и неделим, и выступать, таким образом, в качестве элемента некоей системы. Устойчивость элемента поддерживается ничем иным как адекватным, устойчивым отношением со своей средой. Под средой мы будем понимать часть материи, участвующую в обеспечении существования рассматриваемых объектов эволюции, но не участвующую в самом процессе развития. Например, вода и воздух выступают в качестве среды для эволюции животных и человеческого общества. Отметим, как частный случай, возможность конечного нулевого отношения элемента к среде,  подразумевающего её отсутствие (при начальном сингулярном состоянии материи).

Будучи устойчивым, элемент стремится к максимальной множественности и концентрации. Будучи конечным, элемент порождает бесконечное отрицание на своей границе, означающее неустойчивые, неопределённые, многообразные взаимоотношения с другими тождественными конечными. Поэтому неорганизованная система объектов эволюции стремится к переходу к определённости.

В противоположность элементу можно представить эволюционный объект, не имеющий взаимодействия (вообще или временно) с аналогичными другими объектами. Явным примером может служить вселенная в целом. Такой объект тоже должен иметь своё отрицание, которое может быть только внутренним – отрицанием с самим собой. Так материя Вселенной в целом как некая совокупность положительного конечного бытия вместе с тем включает и равное отрицание своей конечности (порождённой ею же), и оттого бесконечна, т.е. не соотносима ни с чем иным как с собой, а в приближении к себе превращается в абсолютную изменчивую неопределённость. Величина отрицания изолированной части материи или материи в целом, должна быть постоянной величиной просто в силу известного закона сохранения энергии. Системы с бесконечным внутренним отрицанием обладают противоположными свойствами элемента — неустойчивостью, неопределённостью, многообразием, противоречием со средой. Они стремятся к внутренней определённости через развитие внешних отношений, а не имея такой возможности, совершают внутреннюю, структурную пульсацию (см. далее).

Конечно, и за внешним противоречием элементов стоит противоречие со средой, но оно является следствием чрезмерной концентрации элементов, возникающей, в свою очередь, из-за отсутствия противоречия со средой отдельного элемента. Противоречие со средой здесь – продукт системы в целом, а не отдельного объекта эволюции. Внутреннее же отрицание объекта эволюции – следствие его «нетехнологичности», привязанности к своей локальной (в пространстве и времени) среде и неприспособленности к общей. Элемент и система в целом образуют два граничных базиса эволюционной системы, соответствующих двум граничным состояниям объекта эволюции.

Отрицание объекта эволюции может иметь два граничных вида, каждое из которых в предельно развитом состоянии исключает наличие второго: внешнее самоотрицание тождественных объектов  эволюции (элементов) при положительном соответствии их со средой и внутреннее самоотрицание неадекватного отношения со своей средой (системы) при отсутствии взаимодействия с аналогичными себе объектами.

3. Немного отвлечёмся на общую картину эволюции, разворачивающуюся в результате самоотрицания материи, и место в этом процессе объектов эволюции.

Рассматривая эволюционные процессы, можно заметить, что они касаются не всей материи, а лишь той её части, которая собственно его и осуществляет. Почему не эволюционирует вся масса материи Вселенной? Возможно, ответ в бесконечности Вселенной, что означает также неоднородность, многообразие и неравенство условий для её объектов, и соответственно — неравномерность скоростей их развития. В результате в процессе самоотрицания материя неизбежно делится на отрицающую и отрицаемую как более и менее активные свои части. Отрицающая часть материи содержит объекты эволюции, а реальное выделение отрицаемой означает образование среды объектами эволюции, т.е. средообразование.

Объекты эволюции имеют в каждый данный момент опережающее развитие и изменяют в ходе этого развития структурный уровень материи. Отрицающая часть формирует эволюционный ствол развития материи. Ствол – это временная совокупность наиболее быстро эволюционирующих ветвей в поцессе развития материи. Поскольку на каждый момент времени таковая, как правило, всегда одна, мы имеем единый ствол эволюции. /Рим – объект эволюции Европейской цивилизации эпохи античности, Англия – объект эволюции эпохи капитализма. Их логически должна связывать единая часть ствола исторической эволюции./

Отрицаемая материя, как правило, не элиминируется в акте самоотрицания. Она не теряет свойства стремления к самосохранению в принципе, но не обладает уже такой энергией самосохранения как отрицающая её составляющая. /Так человеческое общество выступает активно к животному миру, как объект эволюции к своей среде/. В связи с этим интенсивность развития объектов среды будет другого, низшего порядка. Отрицаемая часть материи отпадает от ствола эволюции в виде ветвей  «древа эволюции». Ветви эволюции занимают между собой определённое функциональное место и образуют в совокупности (природную) среду. Иначе говоря, объекты среды занимают между собой конечные, определённые отношения, направленные на собственное воспроизводство и воспроизводство всей материальной системы.

В отличие от объектов среды, объекты ствола эволюции никакого определённого функционального места в структуре среды не имеют, соотносясь как бы со всей их окружающей средой в целом, благодаря максимальной энергии и степени противоречия самосохранения. Объект эволюции воплощает самоотрицание данной материальной системы и производит изменение её структурного уровня. Среда же обеспечивает условия воспроизводства самих объектов эволюции.

Предметом как данного исследования, так и вообще онтологии или теории эволюции материи, является именно процесс развёртывания ствола эволюции в лице объектов эволюции. В отличие от этого, известные естественные науки изучают среду объектов эволюции, т.е. всю совокупность объектов, образованных ветвями эволюции и их составляющие определённые конечные отношения.

Объекты эволюции и среда вместе составляют эволюционную систему. Среда присутствует в эволюционной системе как бы в качестве фундамента, играя необходимую роль для простого воспроизводства объектов эволюции, но второстепенную для самого эволюционного процесса. Объекты эволюции могут осуществлять не только процесс средообразования, но и процесс средопоглощения, т.е. включения в ствол объектов среды. /Использование природных ресурсов для создания ноосферы и техносферы. Или: поглощение отсталых слоёв и этносов и их включение в развитую цивилизацию (эмансипация)./

В конкретике установить границу ствола эволюции и среды весьма непросто и это должно остаться темой для прикладных исследований. Не только народы и страны, но сам конкретный человек, и его сознание делятся на объект эволюции и среду! Эти понятия относятся на практике к категории «размытых понятий», у которых существует лишь теоретическая определённость (есть облако и не облако, а «живой» жёсткой границы между ними нет), которой мы пока и ограничимся.

4. Вернёмся к онтологическим процессам ствола эволюции. Из наличия двух граничных базисных видов отрицания, условно обозначенных как внешнее и внутреннее, вытекает сущность эволюции как циклического перехода одного вида отрицания в другой. Точнее, каждое граничное отрицание в стремлении к устойчивому переходит в своё конечное, которое, в свою очередь, порождает новое граничное отрицание противоположное первому. Каждое новое граничное отрицание нарастает до величины бесконечности, ставящей под вопрос существование охваченных им объектов, и затем только начинает переходить в конечное. Любое отрицание по своей сути довлеет к разрешению своего противоречия и переходу в конечное; но реализует это только по достижению абсолютной, т.е. бесконечной, своей величины. Эта ситуация схожа с движением качелей, несущихся вверх, и испытывающих отрицающее это движение воздействие силы тяготения. Однако, лишь с достижением максимального подъёма эта сила достигает абсолютного отрицания движения вверх и принуждает к движению обратному настолько сильному, что будет преодолевать все силы противодействующие этому движению.

В результате имевшее место противоречие обязательно разрешается качественным изменением материи, что мы и называем развитием, и исчезает. Оно стремится к своему разрешению по своей природе. Не будь этой закономерности, противоречие не порождало бы эволюцию, а движение было бы бессмысленным. Всякое граничное отрицание предполагает снятие своего противоречия, исключая принципиальную дальнейшую возможность его возникновения. Поэтому оно производит такое структурное изменение материи, при котором исходное состояние абсолютно отрицается, то есть материя изменяется настолько, что условия породившие необходимость прежнего отрицания исчезают в данной части материи навсегда, а результат этого отрицания сохраняется в эволюционном объекте только в снятой форме онтогенеза. В то же время само противоречие самосохранения так же неуничтожимо, разумеется, как и материя. Разрешаясь в ходе развития материи, оно только переходит из одной своей формы в другую, реализуя «…взаимное проникновение полярных противоположностей и превращение их друг в друга, когда они доведены до крайности».

Цикличность эволюции подтверждается иерархической структурой материи. «Общая схема иерархического, ступенчатого строения материи, связанная с признанием существования относительно самостоятельных и устойчивых уровней, узловых точек в ряду делений материи, сохраняет свою силу и эвристические значения. Согласно этой схеме дискретные объекты определенного уровня материи, вступая в специфические взаимодействия, служат исходными при образовании и развитии принципиально новых типов объектов с иными свойствами и формами взаимодействия. При этом большая устойчивость и самостоятельность исходных, относительно элементарных объектов обусловливает повторяющиеся и сохраняющиеся свойства, отношения и закономерности объектов более высокого уровня. Это положение едино для систем различной природы.» Вся эволюция материи показывает цикличный характер – от одного элемента к другому, более высшему. Совокупность элементов создает новый элемент и т.д. Последовательность … «протон, атом, молекула, макромолекула, клеточная органелла, клетка, организм, экосистема» (по Гробстайну) – иллюстрирует этот процесс. Цикличность эволюции даёт возможность найти общие закономерности развития разных уровней материи, включая высший – исторический.

Начальная точка цикла – чисто условное понятие, и нам логичнее принять за неё состояние системы с чисто внешним отрицанием между элементами, которые образуют в совокупности неорганизованную систему. Конечной точкой этого цикла будет аналогичная система, состоящая из элементов следующего структурного уровня, высшего или низшего в зависимости от направления эволюции данной материи. В соответствии с диалектической логикой конечная точка цикла, соответствуя начальной, должна быть её отрицанием отрицания. Что в таком случае представляет собой отрицание? Очевидно, если и начальное и конечное состояние — система неорганизованных элементов с внешним видом отрицания, то их отрицанием будет организованная система с внутренним отрицанием. Так цикл разбивается на два отрицания, формирующие две его фазы.

Начала онтологии как теории эволюции материи

Первая фаза (А): переход системы множественной совокупности неорганизованных элементов (Е1) с внешним отрицанием к организованной системе с внутренним отрицанием (С). И вторая фаза (В): переход этой системы снова к системе неорганизованных элементов с внешним отрицанием (Е2).

В первой фазе устойчивость элементов определяет стремление их к количественному росту и соответственно росту взаимного отрицания вплоть до абсолютного, полного, бесконечного внешнего отрицания (Е1) их отношений. После чего они должны начать перевод (А) взаимодействий в конечное состояние, т.е. в образование организованной системы (С), включающей в себя все элементы, с доминирующим противоречием со средой.

Возможно, такой процесс имел в виду Гегель, когда писал: «Об отталкивании говорят в основном при рассмотрении материи и понимают под этим выражением именно то, что материя будучи многим, в каждом из этих многих одних ведёт себя как исключающее все остальные. … но каждое из многих само есть единое и поскольку оно ведёт себя как таковое, то это всестороннее отталкивание переходит в свою противоположность – притяжение.»

Во второй фазе организованная система, включив в себя все элементы, не может по определению иметь внешнего отрицания. Отрицание такого объекта, противоречие самосохранения, находится на его внутренней границе со средой, что означает самоотрицание. Это внутреннее отрицание, или самоотрицание бесконечно, т.е. система абсолютно неустойчива, изменчива, неопределённа и стремится к внутреннему изменению в сторону повышения устойчивости, поэтому она снижает своё внутреннее отрицание (противоречие) за счёт образования внешних связей и их противоречий с другими объектами (В) вплоть до своей эволюции в новый элемент (Е2) с новым абсолютным внешним отрицанием.

В первой фазе бесконечное внешнее противоречие элементов разрешается в их развитые конечные отношения, во второй отношения между объектами эволюции формируются из нулевых конечных отношений между объектами. Отсюда, возможно, вытекает гораздо большая временная продолжительность второй фазы по сравнению с первой.

Существование материи, будучи тождественным стремлению к своему самосохранению, реализуется в циклическом развитии, происходящем через фазы самоотрицания. Цикл изменения структурного уровня материи состоит из двух фаз, составляющих отрицание отрицания. В силу атрибутивности существования и развития — онтология, как учение о бытии, должна быть по сути теорией эволюции материи, включающей и теорию исторического процесса.

Контрольная работа: Теория эволюции

Содержание.

Введение.

1. Определение общей теории эволюции и обстоятельства ее появления.

2. Понятие вида как основной единицы биологической классификации.

3. Понятие адаптации, естественного и искусственного отбора, борьбы за существование, приспособления как основные в теории эволюции.

4. Возражения против теории эволюции Дарвина.

5. Концепция коэволюции и ее суть. Что внесли экологические исследования в ее создание.

6. Соотношение между общей теорией эволюции и концепцией коэволюции

Заключение.

Список литературы

Введение.

С незапамятных времен человечество пытается на научной основе познать законы существования и развития мироздания. Достигнутые успехи впечатляют: открыты фундаментальные законы физики и химии, биологии и других естественных наук. Однако человечество, судя по всему, гораздо более склонно изучать законы окружающего мира, нежели собственного развития.

В свете знания, накопленного многими поколениями ученых, эволюция жизни — это факт. Споры о том, есть эволюция или ее нет, кипевшие во времена Ч. Дарвина и даже в начале XX в., сейчас беспредметны. Преемст­венность признаков и постепенность их преобразования, например, в ряду позвоночных (рыбы — амфибии — рептилии — млекопитающие — человек), служат доказательством развития живых организмов во все более слож­ные формы. Современные методы изучения природы дают новые доказа­тельства преемственности между низкоорганизованными и высокоорганизованными формами жизни.[13, 619].

Современная биология насквозь пронизана историческим подходом, эволюционизмом. Можно даже сказать, что зрелость той или иной биологической дисциплины проверяется тем, насколько она оказывается «встроенной» в общее здание современной биологии, которое от фундамента до крыши оказывается эволюционным. Это не случайно. Все законы организации и развития жизни, все закономерности жизнедеятельности можно понять только опираясь на достижения эволюционного учения как теоретического стержня всей биологии. Вне эволюционного подхода невозможно понять ни функционирование молекулярно-генетических систем, ни развитие живых организмов от рождения до смерти, ни существование видов и их популяций, ни развитие и преобразование биосферы в целом. Иногда выдвигается задача построения некоей теоретической биологии, которая смогла бы охватить одновременно все проявления жизнедеятельности и стать в будущем фундаментом всей биологии. Попытки создания теоретической биологии предпринимаются неоднократно, но ни одна из них не завершилась заметным успехом. Всегда оказывалось, что наиболее фундаментальные, аксиоматические положения, которые можно положить в основу всего здания теоретической биологии, в той или иной форме были просто положениями эволюционной теории. Не предрешая невозможность создания в будущем отдельного от эволюционного учения здания теоретической биологии, можно высказать уверенность, что эволюционное учение всегда будет оставаться стержнем биологического знания.

1. Определение общей теории эволюции и обстоятельства ее появления.

В 1858 году Ч. Дарвин и независимо от него А.Р. Уоллес обосновали принцип естественного отбора и представление о борьбе за существование как механизме этого отбора.

Основной труд Ч. Дарвина – «Происхождение видов», в корне изменивший представления о живой природе, появился в 1859г.[1, 16].

Имея в виду важное жизненное значение эмоций, Ч. Дарвин предложил теорию, объясняющую происхождение и назначение тех органических изменений и движений, которые обычно сопровождают ярко выраженные эмоции. Эта теория получила название эволюционной. В ней великий естествоиспытатель обратил внимание на тот факт, что удовольствие и неудовольствие, радость, страх, гнев, печаль примерно одинаковым образом проявляются как у человека, так и у человекообразных обезьян.

Ч. Дарвина заинтересовал жизненный смысл тех изменений в организме, которые сопровождают соответствующие эмоции, Сопоставив факты, Дарвин пришел к следующим выводам о природе и роли эмоций в жизни.

Теория эволюции путем естественного отбора основана на следующих положениях.

Во-первых, для живого характерно наличие изменчивости. Причем для эволюции громадное значение имеет наследственная изменчивость. Вследствие изменчивости признаков и свойств даже в по­томстве одной пары родителей почти не встречается оди­наковых особей. При благоприятных условиях эти различия могут не играть существенной роли. При небла­гоприятных — каждое мельчайшее различие может стать решающим и определить, останется ли этот организм в живых и даст потомство или же он будет уничтожен.

Во-вторых, для организмов характерно размножение в геометрической прогрессии. Потенциально вид в каждом поколении производит гораздо больше особей, чем их может выжить до взрослого состояния на занимаемой тер­ритории. Следовательно, значительная часть родившихся гибнет в «борьбе за жизнь». В процессе жизнедеятельности каждый организм вступает в многообразные отношения с особями внутри вида, других видов и факторами неживой природы. Разнообразные взаимодействия данного орга­низма с объектами живой и неживой природы Дарвин ме­тафорически называл борьбой за существование. Он имел в виду не только жизнь одной особи, но и успех ее в обе­спечении себя потомством.[9, 22-23].

Дарвин выделил три формы борьбы за существование: внутривидовая борьба (взаимоотношения между особями разного пола, между разными поколениями, отношения в стае и т.д.) возрастает с увеличением численности и степени специализации вида; межвидовая борьба (взаимоотношения могут быть безразличными, вредными или полезными) фор­мируется на базе пищевых отношений между разными вида­ми, а также в конкуренции за места обитания, размножения и т.д. Крайним выражением межвидовых отношений явля­ется межвидовая борьба, когда одна форма вытесняет другую или ограничивает ее численность на определенной терри­тории; борьба с неблагоприятными условиями возникает в зависимости от климатических (температура, влажность, ос­вещенность и др.) или почвенных условий, влияющих на жизнедеятельность организма.

В результате борьбы за существование происходит эли­минация (физическая гибель или устранение при размно­жении) особей, которые по признакам наименее соответ­ствуют условиям среды обитания. Таким образом, след­ствием борьбы за существование является естественный отбор.

Естественный отбор, по Дарвину, это совокупность происходящих в природе событий, обеспечивающих вы­живание наиболее приспособленных и преимущественное оставление ими потомства. Следует подчеркнуть, что есте­ственный отбор не отбирает более приспособленных, они просто сохраняются в результате элиминации менее при­способленных. В результате этого процесса любая сохранив­шаяся организация, структура или функция соответствует состоянию приспособленности друг к другу и к окружающей среде, т.е. оказывается биологически целесообразной.[8, 146].

Дарвин впервые на основе теории естественного отбо­ра дал материалистическое толкование органической це­лесообразности, показал ее относительный характер и раскрыл пути выработки адаптации. Он показал, что приспособленность видов на основе отбора не может быть абсолютной, она всегда относительна и адекватна лишь тем условиям среды, в которых виды длительное время существуют. Приспособления рыб целесообразны лишь в водной среде обитания и не пригодны к наземной жизни; зеленая окраска саранчи является покровительственной на зеленой растительности и т.д.

Ч.Дарвин считал, что возникновение новых видов происходит постепенно, путем накопления полезных ин­дивидуальных изменений, увеличивающихся из поколе­ния в поколение. Чем значительнее живые существа от­личаются по строению и физиологическим свойствам, тем большее число их групп может существовать на данной территории за счет ослабления борьбы за существование. С каждым поколением различия становятся все более вы­раженными, а промежуточные формы, сходные между со­бой, вымирают. Процесс видообразования, по Дарвину, происходит по принципу дивергенции, т.е. за счет рас­хождения признаков.

Таким образом, результатом отбора будет являться воз­никновение приспособлений и на этой основе — видового разнообразия. Разнообразные, меняющиеся условия среды способствуют эволюции видов в направлении ус­ложнения организации (млекопитающие, насекомые). Бели виды обитают долгое время в однородной среде вне жесткой конкуренции, то уровень их организации может оставаться на относительно низком уровне (ланцетники). В постоянно меняющихся условиях среды одни виды, уменьшаясь численно, неизбежно должны погибать и уступать место другим, лучше приспособленным к новым условиям, о чем убедительно свидетельствуют данные па­леонтологии.[3, 455-461].

В заключение следует подчеркнуть, что Дарвин впер­вые предложил естественно-научное объяснение эволю­ционного процесса. Он указал на движущие силы эволю­ции: наследственная изменчивость, борьба за существова­ние, естественный отбор; дал материалистическое объяс­нение механизма видообразования и причин многообра­зия видов, а также объяснил причины возникновения це­лесообразности.

2. Понятие вида как основной единицы биологической классификации.

Биологическое разнообразие или, короче, биоразнообразие — один из четырех фундаментальных феноменов, характеризующих проявления жизни на нашей планете. Если три остальных феномена — жизнь, организм, биосфера — приурочены каждый к своему структурно-функциональному уровню, то биоразнообразие проходит через все уровни, являясь базой организации биосферы во всех ее глобальных и частных проявлениях.

В этих определениях ниша вводится для описания совокупности условий, необходимых для обитания той или иной видовой популяции или вида в целом. Поэтому, если нет вида и видовой популяции, то нет и ниши, словосочетанию же “свободная ниша” просто невозможно сопоставить никакие конкретные условия среды.

Видом называется совокупность особей, сходных по морфофункциональным особенностям, имеющих одинаковый кариотип, занимающих определенный ореал, свободно скрещивающихся между собой и дающих плодовитое потомство. Все особи одного вида имеют общее происхождение и обладают сходным поведением.

Биоразнообразие на каждом из трофических уровней является необходимым для поддержания стабильного функционирования экосистем в меняющихся условиях. Данное известное положение расширено так, чтобы учесть эволюционные процессы. Принимается, что некоторые виды внутри экосистем способны быть родоначальниками новых эволюционных форм, которые в дальнейшем формируют новые экосистемы и поэтому функционирование всей биосферы не нарушается.[3, 455-461].

Только виды, демонстрирующие не жесткие ограничения к эволюционным изменениям, могут быть поставщиком эволюционного материала.

Главную роль в создании среды в экосистемах и биосфере играют обильные виды, хорошо адаптированные к окружающей среде и, следовательно, специализированные. С другой стороны, такие виды, как правило, являются малоподходящими в качестве материала для дальнейшей эволюции.

Широко распространенные таксоны сменяются в первую очередь в ответ на глобальные изменения внешних факторов. Необходимый уровень биоразнообразия поддерживается в течение данного времени изменений за счет возрастания количества новых широко распространяющихся видов-специалистов и более старых видов-генералистов.

Биосфера “стремится” к поддержанию такого уровня биоразнообразия, который необходим при существующем непостоянстве условий на планете, связанном с внешними (геологическими и астрофизическими) воздействиями.

Филогенез (от греч. рhyle — род, племя и genesis — рождение, происхождение), обозначает постепенное изменение различных форм органического мира в процессе эволюции.[3, 455-461].

В психологии под филогенезом или филогенетическим развитием психики понимается процесс изменения психики как продукта эволюции. А. Н. Леонтьев выделил основные стадии развития психики в процессе эволюции (сенсорная психика, перцептивная психика, интеллект, сознание).

Онтогенез — развитие индивида в отличие от развития вида (филогенеза).

3. Понятие адаптации, естественного и искусственного отбора, борьбы за существование, приспособления как основные в теории эволюции.

Искусственный отбор. Для обоснования исторического принципа развития живой природы Дарвин глубоко изучил многовековую практику земледелия и животноводства и пришел к выводу: многообразие пород домашних животных и возделываемых сортов растений является результатом изменчивости, наследственности и искусственного отбора.[7, 124].

Искусственный отбор осуществляется человеком и может быть двояким: сознательным (методическим) — в соответствии с поставленной целью, какую намечает себе селекционер, и бессознательным, когда человек не ставит перед собой Цели по выведению породы или сорта с заранее заданными свойствами, а просто устраняет менее ценные особи и оставляет на племя лучшие. Бессознательный отбор проводился человеком на протяжении многих тысячелетий: даже дикари во время голода оставляли на племя более полезных животных, а убивали менее ценных. В неблагоприятные периоды первобытный человек в первую очередь употреблял нележкие плоды или более мелкие семена и в этом случае также совершал отбор, но бессознательный. Во всех случаях такого отбора сохранились наиболее продуктивные формы животных и более урожайные сорта растений, хотя человек здесь выступал как слепой фактор отбора, каким может быть любой другой фактор среды.

Многовековой практикой искусственного отбора были выведены многие ценные формы. В частности, к середине XIX в. в сельскохозяйственной практике зарегистрировано более 300 сортов пшеницы, в пустынях Северной Африки возделывалось 38 разновидностей финиковой пальмы, в Полинезии — 24 формы хлебного дерева и столько же сортов банана, в Китае — 63 сорта бамбука. Винограда насчитывалось около 1000 сортов, крыжовника — более 300, около 400 пород крупного рогатого скота, 250 пород овец, 350 пород собак, 150 пород голубей, много ценных пород кроликов, кур, уток и др. Сторонники постоянства видов считали, что каждый такой сорт или порода ведет начало от своего прямого предка.[3, 455-461].

Однако Дарвин доказал, что источник многообразия пород животных и сортов культурных растений — один или небольшое число диких предков, потомки которых были преобразованы человеком в разных направлениях сообразно его хозяйственным целям, вкусам и интересам. При этом селекционер использовал присущую отбираемым формам наследственную изменчивость.

Дарвин выделял изменчивость определенную (теперь называется модификационной) и неопределенную. При определенной, или групповой, изменчивости все или почти все потомство особей, подвергавшихся действию одинаковых условий, изменяется в одном направлении; например, при нехватке пищи животные теряют в массе, в холодном климате шерсть у млекопитающих более густая и т. д. Неопределенная, или индивидуальная, изменчивость появляется в бесконечно разнообразных, часто едва заметных, случайных, разнонаправленных отклонениях отельных особей, живущих вместе, в пределах одного орта, одной породы, одного вида. В настоящее время эту форму изменчивости называют генотипической. Изменчивость передается потомству не только при половом размножении, но и при вегетативном: нередко у растения вырастают побеги с новыми свойствами или развиваются почки, из которых формируются плоды с новыми качествами (виноград, крыжовник) — результат мутации в соматической клетке почки.[4, 383].

В явлениях изменчивости Дарвин открыл ряд важных закономерностей, а именно: при изменении одного какого-либо органа или признака возможно изменение других. Например, на участке прикрепления упражняемой мышцы к кости развивается гребень, у болотных птиц шея удлиняется одновременно с удлинением конечностей, толщина волоса у овец изменяется соответственно с увеличением толщины кожи. Такая изменчивость называется соотносительной или коррелятивной. На основе коррелятивной изменчивости селекционер может предсказать те или иные уклонения от первоначальной формы и проводить отбор в желаемом направлении.[3, 455-461].

Естественный отбор в отличие от искусственного осуществляется в самой природе и состоит в отборе в пределах вида наиболее приспособленных особей к условиям конкретной среды. Дарвин открыл известную общность в механизме искусственного и естественного отбора: при первой форме отбора в результаты воплощается сознательная или неосознанная воля человека, при второй — господствуют законы природы. В том и другом случае создаются новые формы, однако при искусственном отборе, несмотря на то что изменчивость затрагивает все органы и свойства животных и растений, полученные породы животных и сорта растений сохраняют признаки, полезные для человека, но не для самих организмов. Напротив, естественный отбор сохраняет особи, у которых изменения полезны для их собственного существования в данных условиях.[3, 455-461].

В природе постоянно наблюдается определенная и неопределенная изменчивость. Ее интенсивность здесь менее выражена, чем у домашних форм, так как изменение природной среды происходит малозаметно и чрезвычайно медленно. Возникающая качественная неоднородность особей внутри видов как бы выводит на эволюционную арену множество “претендентов”, предоставляя естественному отбору браковать менее приспособленных к выживанию. Процесс природной “выбраковки”, по Дарвину, осуществляется на основе изменчивости, борьбы за существование и естественного отбора. Материал для естественного отбора поставляет неопределенная (генотипическая) изменчивость организмов. Именно по этой причине потомство любой пары диких (как, впрочем, и домашних) организмов оказывается неоднородным. Если изменения полезны, это повышает шансы на выживание и продолжение рода. Всякое вредное для организма изменение неукоснительно приведет к его уничтожению или невозможности оставить потомство. Выживание или гибель особи — конечный итог “борьбы за существование”, которую Дарвин понимал не в прямом, а в переносном смысле. Он различал три формы борьбы за существование:

а) внутривидовую — наиболее ожесточенную, так как особи одного вида нуждаются в сходных источниках питания, которые к тому же ограничены, в сходных условиях для размножения, одинаковых убежищах;

б) межвидовую — борьбу между особями разных видов (растения и их части поедаются копытными, птицами, травоядные животные поедаются хищниками, болезнетворные бактерии и паразиты поражают растительные и животные организмы);

в) борьбу живых организмов с факторами неживой природы — условиями внешней среды при засухе, наводнениях, ранних заморозках, выпадении града гибнут многие мелкие животные, птицы, черви, насекомые, травы.[5, 102].

В результате всех этих сложных взаимоотношений множество организмов погибает либо, будучи ослабленными, не оставляет потомства. Выживают особи, обладающие хотя бы минимальными полезными изменениями. Приспособительные признаки и свойства возникают не сразу, они накапливаются естественным отбором из поколения в поколение, что приводит к тому, что потомки отличаются от своих предков на видовом и более высоком систематическом уровне.

Борьба за существование неизбежна в связи с существующим в природе интенсивным размножением. Эта закономерность не знает исключений. Организмов всегда рождается больше, чем способных дожить до взрослого состояния и оставить потомков. Подсчеты показывают: если бы выживали все рождающиеся мыши, то в течение семи лет потомство одной пары заняло бы всю сушу земного шара. Самка рыбы трески за один раз мечет до 10 млн. икринок, одно растение пастушьей сумки дает 73 тыс. семян, белены — 446 500 и т. п. Однако “геометрическая прогрессия размножения” никогда не осуществляется, так как между организмами происходит борьба за пространство, пищу, убежище от врагов, конкуренция при выборе полового партнера, борьба за выживание при колебаниях температуры, влажности, освещения и т. п. В этой “схватке” большинство родившихся гибнет, не оставляя потомства, и поэтому в природе численность особей каждого вида в среднем остается постоянной.[12, 619].

Гибель большей части родившихся организмов происходит по разным причинам: хищник уничтожает травоядных животных, последние в свою очередь поедают тысячи луговых растений, многие растения погибают от засухи или от мороза или уничтожаются насекомыми, а сами насекомые поедаются насекомоядными птицами. Масса животных и растительных организмов гибнет или ослабляется под влиянием паразитов и болезней.
Смысл дарвиновского представления о борьбе за существование и о выживании наиболее приспособленных можно пояснить таким примером. Взрослая лягушка-бык откладывает около 15 тыс. икринок в год, сохраняя эту интенсивность размножения в течение пяти лет, следовательно, теоретически одна самка может произвести на свет 75 тыс. лягушек, но в действительности из отложенных икринок доживают до взрослого состояния в среднем две взрослые лягушки. Большая часть молоди, едва вылупившись, становится жертвой рыб, птиц, змей, млекопитающих; часть из них гибнет от голода, часть — от болезней, паразитов. Когда выжившие головастики превращаются в лягушек и выползают на сушу, их там подстерегают хищные птицы. К тому времени, когда лягушки достигнут половой зрелости, т. е. через 3—5 лет, число сохранившихся особей резко уменьшается. Но можно не сомневаться в том, что выжившие лягушки — действительно отборные экземпляры. Их выживание не было случайным, это было выживание наиболее приспособленных. Только самые быстрые и ловкие головастики спаслись от хищников в воде; те, что плавали медленнее, оказались добычей врагов. Смогли выжить лишь те особи, которые первыми разыскали и схватили пищу (остальные погибли от голода), а также наиболее крепкие, устойчивые к болезням. Наконец, сохранились только те экземпляры, которые первыми спрятались, заметив надвигающуюся опасность, остальных уничтожили хищники.

В борьбе за существование не всегда выживают наиболее сильные и самые ловкие: черепаха и медлительна, и неуклюжа, но прочный панцирь — надежная защита от хищников; многие паразиты с упрощенным строением поселяются в организме животного или растения, к которому они хорошо приспособлены. Параллельное существование как высших, так и низших форм органической жизни получило логическое объяснение в теории Дарвина — как результат действия естественного отбора, сохраняющего наиболее приспособленных: не пренебрегая в ряде случаев примитивностью организации, природа достигает биологического прогресса (чаще наблюдается усложнение организмов, гораздо реже — упрощение).

4. Возражения против теории эволюции Дарвина.

Время, когда в центре внимания были люди, претендовавшие, чтобы всеобщая теория эволюции признавалась как факт — далеко в прошлом. Если говорить научно, эта теория не может быть классифицирована как факт. Она скорее имеет отношение к истории и не является предметом экспериментального исследования.

Теоретически, процесс всеобщей эволюции мог бы быть воспроизведен экспериментально, на самом же деле это не так. Хотя в лабораториях и удалось продемонстрировать видообразование, никаких результатов помимо видообразования достичь не удалось. Чарльз Дарвин совершенно четко обрисовал различия между видообразованием и всеобщей эволюцией и отметил, что всеобщая теория эволюции обязательно подтвердится ископаемыми материалами.

В «Происхождении видов» Дарвин отмечал, что без соответствующих ископаемых данных, (которые в то время не существовали) его всеобщая теория не будет иметь никокого веса. Он и другие цепко хватались за надежду, что при обнаружении ископаемых материалов откроются все промежуточныхе формы, необходимые для подтверждения его заключений. Тем не менее на сегодняшний день при более чем 100 000 видах, представленных среди ископаемых, недостаток промежуточных форм еще более велик, нежели во времена Дарвина.

Помимо недостатка ископаемых данных, еще менее обоснованной теорию всеобщей эволюции сделали находки современных ученых.

Развитие биологии выдвинуло значительные затруднения к пониманию естественной системы как изображения филогенеза. Критика этого воззрения имела два совершенно различных источника: с одной стороны, представители экспериментальной биологии и натурфилософы критиковали значение естественной системы, понимаемой как филогения, не с точки зрения формы системы, а оставаясь на признании иерархической системы.

Наиболее ярко эта критика выражена у Дриша и Радля, которые указывают на следующие три слабые стороны отождествления системы с филогенией:

чисто логическое возражение: система не есть учение о становлении и совпадение системы с филогенией вовсе не обязательно;

оценочное с точки зрения достижения науки: систематика, превратившись в чисто идиографическую дисциплину, перестает быть номотетической и с точки зрения естествознания деградируется в ранге; поэтому непонятно, как могут дарвинисты искать в систематике какой-то высокий научный смысл;

наиболее существенное возражение: данные экспериментальной эмбриологии выдвинули корреляцию в таком смысле (можно назвать его геометрическим в противоположность физиологическому и филогенетическому), при котором невозможно сводить субординацию признаков к простой аддитивности при эволюции. Этот третий довод вырос на чисто эмпирической почве (сознательно формулирован он был главным образом Радлем), но факты в его пользу заимствованы не из области собственно систематики.[16, 118].

Другой источник критики является уже чисто систематическим (понимаемой, конечно, в широком смысле слова). Эти доводы основаны на том, что по мере развития знаний получало все большее и большее ограничение то положение, которое руководило и самим Дарвином и первоначальными дарвинистами, а именно: сходство есть доказательство и мерило родства. Суммируя в кратких чертах главнейшие трудности, укажу на следующие категории данных:

Можно было бы ожидать, что так как (при иерархическом понимании системы) дивергенция низших таксономических единиц произошла очень недавно, то всегда легче построить филогению мелких таксономических групп: на самом деле именно в этой области филогения, построенная на изучении систематики, совершенно не удавалась, что признает даже Плате; напротив, небольшие группы всегда легче классифицируются в виде решеток (неправильно называемых периодическими системами), чему примеры мы видим еще у Копа, Шимкевича, Виттенберга; с этим же стоит в связи и явление гомологических рядов, особенно подчеркнутое Вавиловым.[4, 62].

Постоянные перестройки системы путем обнаружения «неестественности» групп, принимаемых ранее за естественные с филогенетической точки зрения: примеры этого можно привести из любого класса и типа животного и растительного мира: укажу, например, пластинчатожаберных моллюсков, которые делились то по числу мускулов, то по строению жабр: потом и этот последний признак был принят неестественным. У современных систематиков наблюдается уже некоторая усталость в отыскивании «естественных» подразделений и потому многими сознательно вводится понятие ступени, лишенной филогенетического смысла. Опять в качестве одного из чрезвычайно многочисленных примеров приведу, что в новейшей системе рыб признаются гетерогенными, провизорными образованиями такие таксономические единицы, как рыбы вообще, Chondrichthyes, Crossopterygii, Clupeiformes, Esociformes.[3, 455-461].

Преобладание параллельного развития в хорошо изученных палеонтологических рядах, почему некоторые палеонтологи (например, А.П. Павлов) сознательно считают, что родом нельзя называть совокупность видов, происходящих из одного корня, а просто лишь морфологически близкие виды, независимо от их происхождения; большинство палеонтологов придерживаются другой точки зрения (виднейший выразитель-Абель) и считают, что если доказана полифилетичность рода той или иной таксономической единицы, то такая группа теряет право на существование.

Все эти данные привели уже к ревизионистским попыткам. Если перечислять эти попытки не в хронологической последовательности их появления, а в меру их идейной близости к господствующим взглядам, то на первом плане надо поставить взгляды Козо-Полянского (1922), считающего, что филогенетическая и естественная системы, по существу, глубоко различны и что только первая интересна. Он заменяет выражение: «сходство есть мерило родства» — несколько иным: «гомологическое сходство есть доказательство родства». Различие здесь чисто количественное, а не качественное.

Все филогенетики под сходством просто подразумевали филогенетическое сходство и опускали прилагательное только потому, что по распространенному мнению гомологичные (тождественные с гомофилическими) сходства составляют большую часть сходств вообще и что поэтому система, построенная на основании гомологических сходств, не будет существенно отличаться от системы, построенной на основании всех сходств, т. е. понятия естественной и филогенетической системы совпадают. По Козо-Полянскому же (и в этом заключается его значительный шаг вперед), гомологические сходства составляют незначительную часть сходств вообще и потому система, построенная на сходствах вообще (естественная), радикально отличается от системы, построенной на гомологических сходствах (филогенетической). Таким образом, вое дело сводится к тому, можем ли мы найти критерии гомологического сходства. Я тщательно искал такие критерии в книге Козо-Полянского, которому, очевидно, осталась неизвестной вся критическая работа над понятием гомологии; что такое гомология в настоящее время сказать трудно: одно можно утверждать с несомненностью, что гомология не тождественна с гомофилией. Взгляды Козо-Полянското постоянно приводят его к противоречиям, но за недостатком места я не могу вдаваться в подробную критику.

Другое направление, которое можно было бы назвать строго комбинационным, склонно рассматривать всю систему под углом зрения менделевского анализа. Критики этого взгляда мне придется коснуться позже; во всяком случае, с точки зрения представителей этого направления (главный выразитель — Лотси), система приобретает такую форму, которая уже не имеет филогенетического значения.[3, 455-461].

5. Концепция коэволюции и ее суть. Что внесли экологические исследования в ее создание.

Коэволюция – эволюция взаимодействия организмов разных видов, не обменивающихся генетической информацией, но тесно связанных экологически (например, хищник – жертва, паразит – хозяин).[7, 134].

Идея коэволюции вошла в моду, и на русском языке есть уже, по крайней мере, две книги, ей посвященные. Первоначально термин понадобился для обозначения взаимного приспособления биологических видов. Затем стало ясно, что он удачно выражает более широкий круг явлений — соразвитие взаимодействующих элементов единой системы, естественно развивающейся (коль скоро развиваются ее части) и сохраняющей при этом свою целостность по крайней мере так долго, как необходимо для постановки вопроса о коэволюции в ней. Коэволюционирующие элементы, конечно, сами являются системами и именно в этом качестве рассматриваются при изучении их соразвития.

Еще в «Основах экологии» Ю. Одума было выделено 9 типов взаимодействия популяций, и все 9 с большими или меньшими основаниями могут рассматриваться в качестве разновидностей коэволюции. Наиболее интересные, «невырожденные», типы коэволюции предполагают своего рода сближение двух взаимосвязанных эволюционирующих систем, но не движение к одному, общему образу (конвергенция), а взаимную адаптацию, когда изменение, произошедшее в одной из систем, инициирует такое изменение в другой, которое не приводит к нежелательным или, тем более, неприемлемым для первой системы последствиям. Для таких случаев обязательна некая (относительная) симметрия, равнозначность, «равноположенность» коэволюционирующих систем. О том, что такое нежелательность, неприемлемость, вряд ли стоит рассуждать «в общем виде», проще определять это применительно к конкретным случаям.

Таким образом, если рассматривать развитие биосферы прежде всего как эволюцию ее биотической подсистемы (биоты), то разрыв в скоростях биоэволюции и техноэволюции обусловливает бессодержательность и внутреннюю противоречивость постановки вопроса о коэволюции биосферы и человека. Может быть, вывод изменится, если рассматривать развитие на относительно малых временных промежутках, так что процесс видообразования останется за пределами внимания? Нет, не изменится. Для обоснования обратимся к системно-кибернетическим представлениям о биосфере и к теории биотической регуляции окружающей среды.[7,135].

Развитие биосферы за период человеческой истории не раз становилось объектом научного анализа. Главный вывод не является новым или неожиданным, хотя большинством все еще не осознается в полной мере: вся деятельность человека после того, как он овладел огнем, перешел от собирательства и охоты к земледелию и скотоводству, для биосферы — возмущение.

Реакция любой системы на возмущение зависит от его величины, от того, ниже оно допустимого порога воздействия на систему или выше. В первом случае с помощью присущих ей компенсационных механизмов система подавляет негативные последствия, а обычно и сам источник возмущения, но во втором — она начинает разрушаться, деградировать. Однако при этом до определенного момента система может сохранять способность к самовосстановлению, а затем развиваются необратимые процессы, которые уничтожают либо принципиально изменяют систему — она перерождается, переходит в иное качество.

Согласно теории биотической регуляции, с момента своего возникновения биота не только адаптировалась к окружающей среде, но и оказывала на нее мощное формирующее влияние, возраставшее по мере развития биоты. Под воздействием биоты формировалась регулируемая окружающая среда, одновременно развивались соответствующие регулирующие механизмы самой биоты. В результате образовалась высокоорганизованная система — биосфера, в которой посредством надлежащей подстройки потоков биогенов (веществ, участвующих в функционировании биоты) обеспечивается беспрецедентно высокая точность регулирования всех параметров, существенных для биоты (физических и химических характеристик климата, атмосферы, почвы, поверхностных вод суши и Мирового океана), в широких пределах вариации возмущений.

6. Соотношение между общей теорией эволюции и концепцией коэволюции.

Изучение проблем коэволюции открывает новое и, возможно, важнейшее направление фундаментальных исследований. Часто говорят, что в отличие от века пара, каким был век XIX, и века ХХ, который был веком электричества и атомной энергии, наступающий век будет веком гуманитарных знаний. Я принимаю такую формулировку, ибо наука об обеспечении коэволюции и есть та комплексная дисциплина, которая должна дать людям знание о том, что необходимо для продолжения существования человечества на Земле и дальнейшего развития его цивилизации.

В настоящее время изучение необходимых условий коэволюции продвинулось в целом ряде конкретных направлений. Так, например, изучение физико-химических особенностей атмосферы позволило установить влияние фреонов на структуру озонового слоя и даже принять важнейшее решение о переориентации холодильной промышленности на другой тип хладонов (см. Монреальский протокол ООН). Постепенно на ряде частных примеров показана огромная стабилизирующая роль биоты в целом и отдельных экосистем. Я бы особенно выделил работы профессора В.Г. Горшкова (С.-Петербург) и профессора Н.С. Печуркина (Красноярск), во многом весьма различные и, как всегда бывает в таких случаях, вероятно, весьма дополняющие друг друга. Еще рано говорить о построении динамики биосферы как стройной теории, способной быть инструментом анализа устойчивости биосферы. [3, 455-461].

Биосфера представляет собой грандиозную нелинейную систему. Однако до сих пор основное внимание исследователей уделялось изучению отдельных фрагментов этой системы. Я бы позволил себе сказать более жестко: в центре внимания исследователей были, прежде всего, многочисленные механизмы отрицательной обратной связи. И нетрудно понять, почему именно к ним было приковано внимание исследователей. В самом деле, наиболее концептуально интересен вопрос о стабильности биосферы, ее способности реагировать на внешние возмущения так, чтобы они не выводили ее из состояния установившегося квазиравновесия. Я думаю, что для любого ученого, изучающего биосферу как самостоятельный объект, наиболее интересен вопрос справедливости принципа Ле Шателье. И в этом плане, как мне кажется, в последние десятилетия получены результаты первостепенной важности, которые показали удивительные способности биоты противостоять внешним возмущениям. Однако лишь в определенных пределах, которые еще придется установить.

Но описать особенности эволюции биосферы с помощью одних механизмов отрицательных обратных связей нельзя. Как во всякой сложной развивающейся системе, в ней присутствует и множество положительных обратных связей. Обойтись без них тоже нельзя, поскольку именно положительные обратные связи и являются ключом к развитию системы, то есть усложнению системы и росту разнообразия ее элементов, что приводит к сохранению ее целостности (хотя может привести и к другому состоянию квазиравновесия).

Таким образом, любая сложная саморазвивающаяся система всегда обладает неким набором механизмов, некоторые из которых играют роль положительных, а другие — отрицательных обратных связей. Первые отвечают за развитие системы, рост ее сложности и разнообразие элементов. Вторые — за стабильность (гомеостаз) системы и сохранение уже существующего квазиравновесия. Разделение этих механизмов весьма условно. Однако оно дает качественное представление о характере функционирования сложной развивающейся системы. В настоящее время наибольшее внимание привлекает изучение механизмов отрицательной обратной связи, что, на мой взгляд, достаточно естественно, поскольку человек живет в определенных условиях, к которым он адаптировался. И смена этих условий может оказаться трагичной. Но изучение отдельных механизмов, даже в их сочетании, еще недостаточно для построения теории развития биосферы. А без такой теории говорить о стратегии человечества во взаимоотношениях с биосферой очень трудно и опасно.

Дело в том, что биосфера — система существенно нелинейная, и она даже без активных внешних воздействий способна к кардинальным перестройкам своей структуры. И теория развития биосферы не может считаться полноценной, если не изучено множество ее бифуркационных состояний, условий перехода из одного состояния в другое и структура аттракторов, то есть окрестностей более или менее стабильных состояний.[9, 22-23].

Однако система уравнений, описывающая функционирование биосферы даже в ее простейшем варианте, столь сложна, что непосредственное использование математических методов (то есть теории динамических систем) представляется крайне сложным. Поэтому пока что единственным эффективным способом анализа может служить эксперимент с компьютерными моделями, имитирующими динамику биосферы.

Таким образом, теория биосферы должна представлять собой не просто совокупность изученных механизмов функционирования отдельных элементов биоты и абиотических составляющих биосферы, взаимодействие которых способно реализовать принцип Ле Шателье (что, разумеется, совершенно необходимо). Для того чтобы обеспечить выживание человечества как вида, обеспечить возможность дальнейшего развития его цивилизации, нам предстоит изучить динамику биосферы как нелинейной системы, изучить структуру ее аттракторов и границы между областями их притяжений.

Итак, возникает новая фундаментальная наука. И она носит абсолютно прикладной характер, поскольку эта дисциплина сделается научной базой судьбоносных решений для человечества. Заметим еще раз, что переход биосферы из одного состояния в другое вовсе не обязательно требует мгновенных сверхнагрузок, как при атомных взрывах и последующих пожарах. Катастрофа может подкрасться и незаметно. И стратегия развития человечества не просто должна быть согласована с развитием биосферы, но должна быть такой, чтобы развитие биосферы происходило в нужном для человечества эволюционном канале.

Другими словами, обеспечение коэволюции человека и биосферы (или, что то же самое, для реализации стратегии sustainable development) требует развития специальной синтетической научной дисциплины. Работа по созданию такой дисциплины, по существу, уже началась. Ее естественной составляющей является экология. Я подчеркиваю — составляющей, ибо проблемы, которыми сегодня занимается экология, получившая широкое развитие за послевоенные десятилетия, не включают в себя целый ряд вопросов, жизненно важных для будущего, для поисков пути в эпоху ноосферы. И в частности, пока еще не занимается исследованием биосферы как целостной динамической системы.

В эволюции биосферы главенствующая роль принадлежит биоте: это соответствует значимости тех функций, которые выполняет система живых организмов при формировании горных пород, почвы, атмосферы и океана, хотя при этом не отрицается и не умаляется значение абиотических факторов. Эволюция биоты реализуется через процесс видообразования, причем в силу системности ее организации исчезновение какого-либо вида с арены жизни или появление нового вида практически всегда влекут волну видовых изменений в экосистемах, с которыми соотносится данный вид (в его «экологической нише»). Имеются оценки скорости этого процесса. По палеонтологическим данным, средняя продолжительность существования вида составляет около 3 млн лет. Согласно современным представлениям, для естественного образования нового биологического вида требуется период того же порядка длительности. Эта скорость вряд ли менялась в течение нескольких сотен миллионов лет.

Заключение.

Для понимания процессов эволюции живого необходимо разоб­раться в процессах образования новых тканей и органов, моделиро­вать морфогенез. Математическая модель морфогенеза как последова­тельности фазовых переходов содержит информацию о предшеству­ющих состояниях и учитывает возникновение кооперативных взаи­модействий между клетками, связанных с биохимическими автоволновыми процессами.

Эволюция не обязательно но­сит постепенный характер. Видообразование путем по­липлоидии, за счет хромосомных перестроек, по сути дела, носит внезапный характер. Не исключено, что в отдельных случаях внезапный характер могут иметь и отдельные макроэволюционные события.

Как видно, современная эволюционная биология далеко, ушла от той. синтетической теории эволюции, которая сформировалась к началу 40-х гг. XX в. Синтез эволюционизма с молекулярной биологией привел в 70-х гг. к возникновению такого направления, как молекулярная эволюция. Выйдя за пределы изучения наследственности только лишь гибридизационными методами, эволюционизм подошел к возникновению эволюционной и сравнительной генети­ки. Сегодняшняя эволюционная биология накопила ог­ромный арсенал фактов и идей, не вошедших в синте­тическую теорию эволюции. Однако новейший синтез, создание целостной концепции эволюции, которая смо­жет заменить синтетическую теорию эволюции, пока что дело будущего.

Итак, из сказанного видно, что 125 лет развития нау­ки после выхода в свет труда Ч. Дарвина не прошли даром. Новые открытия заставляют каждое новое по­коление биологов по-новому воспринимать и трактовать закономерности эволюционного процесса. Современная биология далеко отошла не только от классического дарвинизма второй половины XIX в., но и от ряда по­ложений синтетической теории эволюции: Вместе с тем несомненно, что магистральный путь развития эволюци­онной биологии лежит в русле тех идей и тех направ­лений, которые были заложены гением Дарвина 145 лет назад.

Список литературы

Алимов А.Ф., Левченко В.Ф., Старобогатов Я.И., Биоразнообразие, его охрана и мониторинг // Мониторинг биоразнообразия. М. 1997.

БСЭ, 1975 г., т. 20, Постулат.

Воробьев Р.И. Эволюционное учение вчера, сегодня и. – М., 1995

Воронцов Н.Н. Развитие эволюционных идей в биологии. – М., 1999

Гейзенберг В. Физика и фи­лософия. Часть и целое. — М., 1989.

Георгиевский А.Б. Дарвинизм. – М., 1985

Горелов А.А. Концепции современного естествознания. – М., 1997

Дарвин Ч. Соч. Т. 3. — М.-Л., 1939.

Левченко В.Ф., О внутренних связях и консервативности структур экосистем // Методологические проблемы эволюционной теории. Тарту. 1984.

Левченко В.Ф., 1990. Эволюционная физиология и эволюционная экология — что общего? // Журнал эволюционной биохимии и физиологии т.26б, № 4

Левченко В.Ф., 1993. Модели в теории биологической эволюции. Наука СПб.

Левченко В.Ф., Старобогатов Я.И., 1990. Сукцессионные изменения и эволюция экосистем (некоторые вопросы эволюционнной экологии) // Журнал общей биологии, т.51, № 5.

Левченко В.Ф., Старобогатов Я.И.,1986. Два аспекта эволюции жизни: физический и биологический // Физика: проблемы, история, люди Л. Наука.

Найдыш В.М. Концепции современного естествознания. – М., 1999

Пригожий И., Стенгерс И. Порядок из хаоса. — M., 1986.

Старобогатов Я.И. О соотношении стационарного и эволюционного аспектов в изучении живого // Микро- и макроэволюция. Тарту. 1980.

Яблоков А.В., Юсуфов А.Г. Эволюционное учение: Дарвинизм. – М., 1989.

29

Статья: Фотосинтез и азотфиксация

Некоторые виды бактерий и архей способны к фиксации азота. Примерно половина азота, входящего в состав живых организов, фиксируется бактериями. Азотфиксация, то есть превращение атмосферного азота в различные соединения, осуществляется ферментом нитрогеназой. Фиксация азота – один из наиболее дорогих биохимических процессов: на фиксацию одной молекулы азота расходуется 16 молекул АТФ. Есть менее эффективные системы фиксации, которые расходуют для этих целей до 35 молекул АТФ. Есть и небиологическая фиксация азота. После того, как начали производить удобрения (промышленная фиксация азота), человек вполне успешно может конкурировать с биологическими фиксаторами и биосферой в количестве фиксируемого азота.

Фиксировать азот могут только прокариотические организмы. Все организмы, способные фиксировать азот, имеют сходные ферменты нитрогеназы. Нитрогеназа способна работать только в анаэробных условиях, в присуствии кислорода фермент инактивируется и фиксация азота останавливается.

Фотосинтез и азотфиксация

Фиксированный азот уходит в органические соединения. Это процесс могут проводить бактерии и растения. Мы можем только переводить органические соединение в аммиак. Соединения аммиака также могут переходить в окиси азота, после фиксации которого бактериями вновь получается азот.

Фиксацию азота осуществляют около 250 штаммов эубактерий: азотобактерии, клостридии и др. Половину этих штаммов составляют разные виды цианобактерий, ранее называемые сине-зелеными водорослями.

Как уже говорилось, нитрогеназа чувствительна к кислороду. В его присутствии она инактивируется и тогда не обратима. А сине-зеленые водоросли занимаются фотосинтезом, при котором образуется кислород, и процесс фиксации азота несовместим с процессом фотосинтеза. В результате, днем нитчатая цианобактерия осциллятория занимается фотосинтезом, а ночью, когда фотосинтез не идет, она занимается фиксацией азота.

Фотосинтез и азотфиксация

Единственный организм, способного одновременно проводить и фиксацию азота и фотосинтез, это цианобактерия Anabaena. Каким образом это осуществляется? Фотосинтез происходит в большинстве клеток (зеленые клетки на рисунке) на свету, и цианобактерия может использовать источники азота, растворенные в окружающей среде. Однако если азота не хватает, она переходит к фиксации азота. Для этого отдельные клетки, которые раньше занимались фотосинтезом, дифференцируются. Они называются гетероцисты. Это более крупные клетки, покрытые плотной оболочкой. Фотосинтез в них прекращается, и ферменты фотосинтеза из них исчезают. Зато начинается синтез нитрогеназы. Толстая оболочка не пропускает внутрь кислород, и в гетероцистах происходит фиксация азота, в то время, как все остальные клетки занимаются фотосинтезом. Все, что нужно гетероцисте для работы (в том числе и азот), она получает от соседних клеток через специальные межклеточные контакты, а сама гетероциста отдает соседним клеткам аминокислоту глутамин (посмотрите строение аминокислот в лекции 4), которая синтезируется после фиксации азота.

Фотосинтез и азотфиксация

Фотосинтез и азотфиксация

К фотосинтезу способны многие представители прокариот. Раньше мы упоминали уже, что фотосинтез бывает оксигенный и аноксигенный фотосинтез. Совмещают оба этих вида опять же цианобактерии. Большинство бактерий способны поводить только один из двух типов фотосинтеза. Встречаются фотосинтетики и среди архей.

Фотосинтез и азотфиксация

Для фотосинтеза необходим свет. При этом используются световые волны определенного диапазаноа, который зависит от «настройки» биоантенн, улавливающих квант света. Жесткий ультрафиолет использоваться не может, так как он повреждает ДНК и белки. Растения реагируют на свет длиной волны до 700 нм.

Фотосинтез и азотфиксация

Прокариоты пользуются более широким спектром излучения. Наиболее простая схема фотосинтеза – у археи галобактерии, живущей в Мертвом море. Красноватая окраска этих бактерий обусловлена наличием пигментов каротиноидов, защищающих клетки от фотоповреждений, которые вполне возможны при высокой интенсивности солнечного света. Фотосинтез у галобактерий проводится специальным белком бактериородопсином. Этот белок находится в клеточной мембране, улавливает квант света и переводит его энергию в электрохимический заряд на мембране (DmH). В качествен «антенны», улавливающей свет в бактериородопсине, используется ретиналь – светочувствительная молекула, такая же, как та, что содержится в родопсине, светочувстительном белке высших организмов.

Фотосинтез и азотфиксация

Фотоантенной у цианобактерий и высших растений служат хлорофиллы. Это сложные полициклические соединения с наличием сопряженных связей.

Фотосинтез и азотфиксация

Реферат: Эволюция биологических механизмов запасания энергии

Содержание:

Эволюция биологических механизмов запасания энергии

1. «Ультрафиолетовый фотосинтез» с аденином в качестве антенны, улавливающей свет

2. Аденинсодержащие коферменты

3. Рнк, Днк, белки и мембраны

Как избежать разрушительных эффектов ультрафиолетового света

1. Запасные энергетические ресурсы и гликолиз

2. Протонные каналы и Н+-атфаза предотвращают закисление клетки при гликолизе

Возникновение фотосинтеза, использующего видимый свет

1. Бактериородопсиновый фотосинтез

2. Хлорофилльный фотосинтез

3. Дыхательный механизм энергообеспечения

ФОТОСИНТЕЗ И БИОСФЕРА

1. Запасание энергии

2. Ассимиляция двуокиси углерода

3. Выделение молекулярного кислорода

4. Молекулярные основы преобразования и запасания энергии света при фотосинтезе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ЭВОЛЮЦИЯ БИОЛОГИЧЕСКИХ МЕХАНИЗМОВ ЗАПАСАНИЯ ЭНЕРГИИ

Использование внешних энергетических ресурсов для совершения полезной работы — универсальна функция всех живых систем. Столь же непреложным фактом является то обстоятельство, что химия современной жизни базируется прежде всего на процессах, осуществляемых белками и нуклеиновыми кислотами. Что касается белков, то их выдающаяся роль в жизненных явлениях объясняется, скорее всего, необычайным разнообразием свойств молекул этого класса, обусловленным наличием в их структуре самых различных химических группировок, которые удается уникальным образом расположить в пространстве. Вот почему среди биохимиков бытует афоризм:
«Белок может все». Однако в явном противоречии с этой максимой находится факт, состоящий в том, что такие важнейшие функции клетки, как хранение и реализация генетической информации, обеспечиваются прежде всего нуклеиновыми кислотами, а составляющие их мономеры-нуклеотиды используются клеткой в качестве коферментов и «конвертируемой энергетической валюты». В принципе можно представить себе, например, особый белок, кодирующий структуру других белков (как думал когда-то Н.К.
Кольцов) или конферменты, сделанные из аминокислот либо других веществ ненуклеотидной природы. И если этого в действительности не происходит, то нужно искать какие-то достаточно веские основания. Ниже изложена концепция, предполагающая, что решение загадки лежит в происхождении жизни.

Современные биохимические механизмы, без сомнения, несут на себе отпечаток эволюционного прошлого, так сказать, «родимые пятна» своей истории. Не исключено, что выбор пал на нуклеиновые кислоты по причине, сегодня уже не актуальной, но сыгравшей решающую роль на заре становления живых систем.

«УЛЬТРАФИОЛЕТОВЫЙ ФОТОСИНТЕЗ» С АДЕНИНОМ В КАЧЕСТВЕ АНТЕННЫ,
УЛАВЛИВАЮЩЕЙ СВЕТ

Синтез АТФ из АДФ под действием ультрафиолетового света. Путь от смеси органических и неорганических молекул к первой живой клетке был, по- видимому, столь долог, что требовался некий постоянный источник энергии, доступный в течение всего периода возникновения жизни. Среди возможных кандидатов на роль такого источника, пожалуй, предпочтительнее всего ультрафиолетовый свет. Он поглощается любыми химическими веществами, резко повышая их реакционную способность благодаря большому запасу энергии ультрафиолетового кванта. Есть основания считать, что на заре биологической эволюции ультрафиолетовые кванты свободно достигали поверхности Земли, лишенной в те времена современной кислородсодержащей атмосферы с ее поглощающим ультрафиолетовый свет озоновым слоем.

Моделируя атмосферу древнейшей Земли. К. Саган пришел к выводу о существовании в ней «окна» в области 240—290 нм, прозрачного для ультрафиолетового света, поскольку основные простые компоненты этой атмосферы (Н2О, СН4, NH3, CO2, CO и HCN) поглощают свет короче 240 нм, а формальдегид, также входивший, как полагают, в ее состав, имеет максимум поглощения длиннее 290 нм. Именно в этом «окне» располагаются спектральные максимумы пуринов и пиримидинов.

Еще в 60-е годы С. Понамперума и сотрудники экспериментально показали, что облучение ультрафиолетовым светом синильной кислоты ведет к химическому синтезу аденина и гуанина. Обнаружено также, что облучение смеси метана, аммиака, водорода и воды вызывает образование как пуринов, так и пиримидинов, причем с наибольшим выходом для аденина.
Ультрафиолетовый свет можно использовать также для синтеза аденозина из аденина и рибозы и далее аденозинмоно- и дифосфатов из аденозина и этилметафосфата. Но, пожалуй, наиболее важный опыт был поставлен теми же авторами с АДФ. Оказалось, что облучение смеси АДФ и этилметафосфата ультрафиолетовым светом дает АТФ с достаточно хорошим выходом, причем этот процесс демонстрируется в строго стерильных условиях и в отсутствие каких-либо белков.

К. Саган и С. Понамперума приводят следующие доводы в пользу заключения о том, что в качестве антенны для ультрафиолетового света аденин имеет преимущества по сравнению с другими пуринами и пиримидинами:
1) наибольшее поглощение света в спектральном «окне», о котором шла речь выше; 2) наибольшая стабильность к разрушительному действию ультрафиолетового света и 3) большее время жизни возбужденного состояния, возникающего в ответ на поглощение ультрафиолетового кванта.

Расчеты Л.А. Блюменфельда и М.И. Темкина привлекли наше внимание к тому факту, что величины изменения свободной энергии при нарушении ароматической структуры аденина близки к энергии реакции синтеза АТФ из
АДФ и неорганического фосфата.

Приняв во внимание все названные выше обстоятельства, мы предположили следующий механизм фосфорилирования за счет ультрафиолетового света в первичных живых клетках:

1) адениновая часть АДФ поглощает ультрафиолетовый квант, что переводит ее в возбужденное состояние с нарушенной системой двойных связей. При этом аминогруппа аденина, соответствующая в обычном состоянии ароматической, приобретает свойства алифатической, что облегчает ее электро-фильную атаку атомом фосфора неорганического фосфата;

2) возбужденный аденин АДФ фосфорилируется, давая изомер АТФ, третий фосфорил которого находится при аминогруппе аденина;

3) фосфорил переносится с аденина на конечный (второй) фосфат АДФ.
Такой перенос должен облегчаться тем обстоятельством, что расстояние между аминогруппой аденина и вторым фосфатом в АДФ в точности равно размеру еще одного (третьего) фосфатного остатка. Перенос фосфорила с аде- ниновой «головы» нуклеотида на фосфатный «хвост» должен сопровождаться его стабилизацией, поскольку весьма лабильный фосфоамид заменяется на менее лабильный фосфоангидрид (рис. 1).

Стадии 2 и 3 гипотетичны и призваны объяснить механизм синтеза АТФ под действием ультрафиолетового света в опытах С. Понамперумы и сотрудников
[3].

АДЕНИНСОДЕРЖАЩИЕ КОФЕРМЕНТЫ

Аденин и реже другие пурины или пиримидины входят в состав ключевых коферментов и простетических групп ферментов, таких, как никотинамидадениндинуклеотид (НАД+), никотинамидадениндинуклеотидфосфат
(НАДФ+), флавинадениндинуклеотид (ФАД), кофермент А (КоА), тиаминопирофосфат (производное витамина В,), витамин В12. Все эти соединения, как правило, построены по одному и тому же принципу. Они содержат: 1) ту или иную функциональную группу, непосредственно участвующую в катализе, 2) пурин или реже пиримидин и 3) гибкую связку, позволяющую сблизить две другие части молекулы. Особенно наглядно устройство динуклеотидов: в них плоские остатки никотинамида (в НАД+ и
НАДФ+) или изоаллоксазина (в ФАД) лежат на также плоском остатке аденина.
Продемонстрирован перенос энергии от остатка аденина к остатку никотинамида или изоаллоксазина в ответ на поглощение аденином ультрафиолетового кванта. Поэтому можно предположить, что аденин, возбуждаясь ультрафиолетовым светом, передавал энергию на функциональную группу кофермента, который использовал эту энергию для проведения энергоемких химических реакций (например, восстановления простых веществ среды до более сложных соединений первичной клетки).

[pic]

Рис. 1. Схема «аденинового» фотосинтеза -предполагаемого первичного механизма запасания энергии в живой клетке. Квант ультрафиолетового света поглощается адениновой частью аденозиндифосфата (АДФ), переводя ее в возбужденное состояние. Возбуждение облегчает присоединение неорганического фосфата (Ф) к аминогруппе аденина. В результате образуется ФАДФ, изомер аденозинтрифосфата (АТФ), где третий фосфат присоединен не к пирофосфатно-му «хвосту», а к адениновой «голове» АДФ.
Затем происходит перенос фосфата от «головы» к «хвосту» с образованием обычного АТФ

РНК, ДНК, БЕЛКИ И МЕМБРАНЫ

В дальнейшем не слишком специфичный и нерегулируемый катализ, осуществляемый низкомолекулярными коферментами, был дополнен (а затем и вытеснен) процессами с участием высокомолекулярных катализаторов- ферментов, отличающихся огромной избирательностью в отношении субстратов и возможностью регулировать катализ. По-видимому, первыми ферментами были рибонуклеиновые кислоты (РНК) — полимеры, составленные из мономеров- нуклеотидов. Можно полагать, что адениновый фотосинтез катализировался комплексами РНК с магниевыми солями АДФ и фосфата. При этом РНК могла бы выполнять также роль антенны, собирающей ультрафиолетовый свет и передающей возбуждение на АДФ.

Надо сказать, что еще и сегодня в некоторых (весьма немногочисленных) случаях биохимические реакции могут катализироваться в искусственных условиях рибонуклеиновыми кислотами (так называемыми рибозимами). Однако несомненно, что каталитические функции современных организмов осуществляются белками, обладающими большим, чем РНК, разнообразием химических группировок и их сочетаний.

Синтез белков, включая кодирование их структуры, первоначально осуществлялся рибонуклеиновыми кислотами. Затем функция кодирования была передана дезоксирибонуклеиновым кислотам (ДНК), а сам катализ стал обслуживаться комплексами РНК и специальных белков (рибосомами и факторами трансляции), информационными и транспортными РНК и соответствующими ферментами.

Другим важнейшим изобретением биологической эволюции стали жиры и жироподобные вещества, прежде всего фосфолипиды. Замечательной особенностью фосфолипидов является их способность самопроизвольно, без какой-либо помощи извне, образовывать тончайшую пленку, непроницаемую для гидрофильных веществ, таких, как нуклеотиды-коферменты, РНК, ДНК, белки и углеводы. Эта пленка (мембрана) представляет собой бислой, образованный двумя рядами молекул фосфолипидов, соприкасающихся гидрофобными
(углеводородными) «хвостами». При этом гидрофильные «головы» (фосфатные остатки) фосфолипидов оказываются на двух противоположных поверхностях мембраны.

С образованием мембран стало возможно говорить о первичной живой клетке, содержимое которой было отделено от внешней среды достаточно надежным барьером. Появление клетки как обособленного мельчайшего пузырька могло бы сыграть роль в защите от неблагоприятных эффектов ультрафиолетового облучения.

Как избежать разрушительных эффектов ультрафиолетового света

Запасные энергетические ресурсы и гликолиз

Ультрафиолетовый свет — обоюдоострое оружие. Он хорош тем, что способен развязать разнообразные химические реакции, среди которых могут быть полезные, как, например, фосфорилирование адениновой аминогруппы
АДФ. Но в то же время (и по той же причине) ультрафиолетовый свет опасен: он может разрушить уже синтезированные молекулы живой клетки. Одним из способов уменьшить ультрафиолетовую опасность могли стать запасные вещества — энергетические ресурсы, образуемые на свету, чтобы затем использоваться в темноте. Ультрафиолетовый свет, достигающий поверхности океана, не может проникать на сколько-нибудь значительную глубину из-за мутности, наличия растворенных веществ, поглощающих ультрафиолетовые кванты и, быть может, флуктуации плотности морской воды. Фактически только очень тонкий поверхностный слой подвергается бомбардировке этими квантами. Данное обстоятельство позволяет предположить следующий механизм энергообеспечения первичных живых клеток. Под действием движения слоев жидкости в океане клетки постоянно циркулировали между тонкой верхней пленкой воды, доступной для ультрафиолетового света, и более глубокими слоями, которых он не достигал. При этом вблизи поверхности происходил синтез АТФ, использовавшегося для образования резервных соединений, которые затем расщеплялись на глубине, поддерживая ресинтез АТФ. В результате короткие экспозиции на ультрафиолетовом свету чередовались с гораздо более длительными периодами, где ультрафиолетовой опасности уже не было (рис. 2). Кроме того, резервные вещества помогали клеткам пережить ночь.

Хорошими кандидатами на роль энергетического резерва первичных клеток могли быть неорганические пиро- и полифосфаты. Они и сегодня играют эту роль у некоторых видов живых существ. Например, в клетках грибов полифосфаты образуются из АТФ в условиях избытка энергетических ресурсов и расщепляются, давая АТФ, при дефиците источников энергии. Однако в подавляющем большинстве дошедших до нас организмов функцию легко мобилизуемого энергетического резерва выполняют не полифосфаты, а углеводы. Их синтез за счет энергии АТФ (гликогенез) представляет собой длинную последовательность реакций, намного более сложную, чем синтез полифосфатов из АТФ.

[pic]

Рис. 2. Энергетика первичной живой клетки, основанная на «адениновом» фотосинтезе. Предполагается, что ультрафиолетовые кванты, достигая поверхности первичного океана, использовались клеткой для синтеза АТФ, который запускал синтез углеводородов (гликогенез). Клетка, увлекаемая потоком океанской воды с поверхности на некоторую глубину, оказывалась вне досягаемости ультрафиолетового облучения. Здесь происходило расщепление накопленных углеводов и синтез АТФ, использовавшегося для совершения клеткой различных типов полезной работы

Преимущество углеводов перед полифосфатами состоит в том, что в них запасены не только энергия, но и «строительный материал». Расщепление углеводов (гликолиз) дает помимо АТФ карбоновые кислоты, такие, как пировиноградная кислота, которая может использоваться клеткой при биосинтезе самых разнообразных соединений.

Описаны два основных типа гликолиза. В одном случае (спиртовое брожение) конечными продуктами расщепления углеводов оказываются этиловый спирт и углекислый газ — вещества, легко проникающие через мембрану клетки. Это обстоятельство имеет как преимущества (нет проблемы переполнения клетки конечными продуктами гликолиза), так и недостатки
(трудно вернуться назад, к углеводу, если конечные продукты уже вышли из клетки и разбавились в океане внешней среды).

Указанный недостаток отсутствует во втором, сегодня гораздо более распространенном типе гликолиза, когда конечным продуктом оказывается молочная или какая-либо другая карбоновая кислота. Молочная кислота не проникает через мембрану, не покидает пределы клетки и потому может быть использована клеткой для ресинтеза углеводов, когда возникает такая возможность. Неудачно лишь то, что молекулы молочной кислоты, образуясь, диссоциируют с образованием ионов лактата и водорода. Последние также не могут пройти через мембрану, остаются в клетке и закисляют ее содержимое.
Закисление, если его не предотвратить, должно привести к гибели клетки из-за кислотной денатурации белков.
Решение этой проблемы описано в следующем разделе.

ПРОТОННЫЕ КАНАЛЫ И Н+-АТФАЗА ПРЕДОТВРАЩАЮТ ЗАКИСЛЕНИЕ КЛЕТКИ ПРИ
ГЛИКОЛИЗЕ

У современных клеток проблема проникновения через клеточную мембрану веществ, которые сами по себе не могут сквозь нее пройти, решается с помощью встроенных в мембрану белков-переносчиков. В частности, известны белки — переносчики ионов Н+. Так называемый фактор F0 — белок, входящий в состав Н+ — АТФ — синтазы, действует как переносчик Н+ или протонный канал.

Можно предположить, что у первичных гликолизирующих клеток фактор F0 функционировал при отсутствии фактора F1 второго компонента Н+ — АТФ — синтазы, разрешая ионам Н+, образующимся при гликолизе, покинуть пределы клетки. Тем самым предотвращалось закисление внутриклеточной среды, которая оказывалась в равновесии по ионам Н+ с внеклеточной средой.
Единственным ограничением гликолиза в такой ситуации должно было стать закисление внеклеточной среды, что автоматически вело к закислению содержимого клетки. Снять данное ограничение можно было достроив белок — переносчик ионов Н+ (фактор F0) другим белком, называемым фактором F,. способным использовать энергию АТФ для активной откачки из клетки ионов
Н+ через фактор F0. Известно, что Н+ — АТФ — синтаза (комплекс факторов
F0 и fj), действуя в обратном направлении, способна катализировать вместо синтеза АТФ пиролиз АТФ, сопряженный с откачкой ионов Н+. Этот процесс носит название Н+ — АТФазной реакции. Можно полагать, что с образованием
Н+ — АТФазы завершилось формирование первичной клетки, использовавшей ультрафиолетовый свет в качестве источника энергии для жизнедеятельности
(рис. 3).

ВОЗНИКНОВЕНИЕ ФОТОСИНТЕЗА, ИСПОЛЬЗУЮЩЕГО ВИДИМЫЙ СВЕТ

Бактериородопсиновый фотосинтез

Со временем все меньше ультрафиолетовых квантов достигало поверхности
Земли. Причиной тому было образование озонового слоя атмосферы в условиях повышения в ней концентрации кислорода. Кислород образовывался, по- видимому, вследствие фотолиза паров воды под действием того же ультрафиолетового облучения. Чтобы выжить в новых условиях, древние клетки должны были переключиться с ультрафиолетового света на какой-либо иной источник энергии, все еще доступный для них в новых условиях. Таким источником стал, вероятно, видимый свет.

[pic]

Рис. 3. Как первичная клетка могла избавиться от ионов НГ, образуемых гликолизом: а — облегченная диффузия ионов Н+ посредством белка (фактора
F0), образующего Непроводящий путь сквозь клеточную мембрану; б — комплекс факторов F0 и F, (Н+ — АТФаза) активно откачивает из клетки ионы
Н+ за счет гидролиза АТФ. Мембранные липиды показаны горизонтальной штриховкой, белки не заштрихованы

Другой сценарий эволюции мог бы состоять в том, что возникновение фотосинтеза, использующего видимый свет, произошло еще до помутнения атмосферы, а именно при проникновении жизни в более глубокие уровни океана, лишенные ультрафиолета. Замена опасного ультрафиолетового излучения на безопасный видимый свет могла бы быть тем признаком, который лег в основу естественного отбора на данном этапе эволюции. В рамках этой концепции создание озонового слоя имеет биогенную природу, явившись результатом фотолиза воды системой хлорофилльного фотосинтеза зеленых бактерий и цианобактерий.

Новый фотосинтез должен был, как и прежде, образовывать АТФ, который к тому времени уже прочно занял место в центре метаболической карты, выполняя роль «конвертируемой энергетической валюты» клетки. Однако аденин уже не мог играть роль улавливающей свет антенны, так как его максимум поглощения находится в ультрафиолетовой, а не в видимой области спектра. До нас дошли два типа фотосинтетических устройств, использующих видимый свет. В качестве антенны в одном из них служит хлорофилл, а в другом — производное витамина А, ретиналь, соединение с особым белком, названным бактериородопсином. Хлорофилл обнаружен у зеленых растений и почти у всех фотосинтезирующих бактерий. Исключение составляет одна группа соле- и теплоустойчивых архебактерий, содержащих бактериородопсин.
Тем не менее именно бактериородопсин выглядит как эволюционно первичный механизм запасания клеткой энергии видимого света.

Бактериородопсин — светозависимый протонный насос. Он способен активно откачивать ионы Н+ из клетки за счет энергии видимого света, поглощенного ретиналевой частью его молекулы. В результате световая энергия превращается в трансмембранную разность электрохимических потенциалов ионов Н+ (сокращенно протонный потенциал, или ?[pic]Н+). Для бактерий
?[pic]Н+ — это свободная энергия ионов Н+, откачанных из клетки во внешнюю среду. Ионы Н+ как бы стремятся вернуться в клетку, где их стало меньше и где возник недостаток положительных электрических зарядов из-за действия бактериородопсинового Н+ — насоса. Энергия света, запасенная таким образом в виде ?[pic]Н-, освободится, если позволить ионам Н+ войти обратно в клетку. У микробов, имеющих бактериородопсин, ионы Н+ входят через комплекс факторов F0 и F1 таким образом, что освобождающаяся энергия используется для синтеза АТФ. Нетрудно представить себе, как возник фотосинтез АТФ, катализируемый бактериородопсином и комплексом
F0F1 С появлением бактериородопсина клетка научилась создавать ДДН+ за счет видимого света, а эта ?[pic]Н+, образовавшись, просто развернула вспять Н+ — АТФазную реакцию, существовавшую ранее в качестве механизма откачки из клетки гликолитических ионов Н+. Так комплекс F0F1 мог превратиться из АТФазы в АТФ-синтетазу (рис. 4).

Устройство бактериородопсина намного проще системы хлорофилльного фотосинтеза. Белковая часть бактериородопсина представляет собой одну полипептидную цепь средней длины, которая не содержит других коферментов и простетических групп, кроме ретиналя. Бактериородопсин чрезвычайно устойчив: без потери активности его можно кипятить в автоклаве при +
130°С, изменять содержание NaCl в омывающем мембрану растворе от нуля до насыщения, в широких пределах менять рН этого раствора. Более того, можно удалить выступающие из мембраны концевые участки полипептидной цепи и даже расщепить эту цепь в одном месте по середине без ущерба для активности насоса. В то же время эффективность бактериородопсина как преобразователя энергии сравнительно низка: всего 20% энергии светового кванта превращается в ?[pic]Н+. При этом на один поглощенный квант через мембрану переносится один ион Н+.

[pic]

Рис. 4. Бактериородопсиновый фотосинтез со-лелюбивых архебактерий.
Ионы 1-Г откачиваются из клетки бактериородопсином — белком, содержащим ретиналь в качестве хромофора, то есть группировки, поглощающей видимый свет. Ионы Н* возвращаются в клетку, двигаясь «под гору» через Н+
-АТФазный комплекс F0F,. При этом оказывается, что Н+ — АТФаза катализирует обратную реакцию, то есть синтез АТФ, а не его гидролиз

Хлорофилльный фотосинтез

Хлорофилльный фотосинтез отличается от бактериородопсинового большей эффективностью использования светового кванта. Он устроен таким образом, что либо на каждый квант переносится через мембрану не один, а два иона
Н+, либо помимо транспорта Н+ происходит запасание энергии в форме углеводов, синтезируемых из С02 и Н2О. Вот почему бактериородопсиновый фотосинтез был оттеснен эволюцией с авансцены. Он сохранился только у бактерий, живущих в экстремальных условиях, где более сложный и менее устойчивый хлорофилльный фотосинтез, по-видимому, просто не может существовать.

Хлорофилльный фотосинтез катализируется ферментной системой, включающей несколько белков. Квант света поглощается хлорофиллом, молекула которого, перейдя в возбужденное состояние, передает один из своих электронов в фотосинтетическую цепь переноса электронов. Эта цепь представляет собой последовательность окислительно-восстановительных ферментов и коферментов, находящихся во внутренней мембране бактерий или хлоропластов растений, где локализованы также белки, связанные с хлорофиллом. Компоненты цепи содержат, как правило, ионы металлов с переменной валентностью (железо, медь, реже марганец или никель). При этом железо может входить в состав тема (в таком случае белки называются цитохромами). Большую роль играют также негемовые железопротеиды, где ион железа связан с белком через серу цистеина или реже азот гистидина.
Помимо ионов металлов роль переносчиков электронов играют производные хинонов, такие, как убихинон, пластохинон и витамины группы К.

Перенос по цепи электрона, отнятого от возбужденного хлорофилла, завершается по-разному в зависимости от типа фотосинтеза. У зеленых бактерий, использующих комплекс хлорофилла и белка, называемый фотосистемой 1 (рис. 5, а), продуктом оказывается НАДН, то есть восстановленная форма НАД+. Восстанавливаясь, то есть присоединяя два электрона, НАД+ связывает также один Н+. В дальнейшем образованный таким образом НАДН окисляется, передавая свой водород на различные субстраты биосинтезов.

Что касается хлорофилла, окисленного цепью, то у зеленых серных бактерий он получит недостающий электрон от сероводорода (H,S). В результате образуются также элементарная сера и ион Н+. Белок, окисляющий
H2S, расположен на внешней поверхности бактериальной мембраны, а белок, восстанавливающий НАД+, — на внутренней ее поверхности. Вот почему оказывается, что запускаемый светом перенос электронов от H,S к НАД»1″ образует ионы Н+ снаружи и потребляет их внутри бактерии. При этом внутренний объем клетки заряжается отрицательно относительно внешнего.
Тем самым создается ?[pic]Н+, которая потребляется Н+ — АТФ-синтазой
(комплексом факторов F0 и F,), образующей АТФ при переносе ионов Н «под гору», то есть снаружи внутрь.

Другой тип бактериального фотосинтеза обнаружен у пурпурных бактерий
(рис. 5. б). Здесь действует набор ферментов, отличающихся от ферментного комплекса зеленых бактерий. Это несущая хлорофилл фотосистема 2 и комплекс III. Как и в предыдущем случае, процесс начинается с поглощения кванта хлорофиллом. Первоначатьно перенос электронов происходит по фотосистеме 2.

Затем вступает комплекс III, способный транспортировать электроны сопряженно с откачкой ионов Н+ из бактерии. Процесс завершается возвращением электрона с комплекса III на хлорофилл. Что касается ионов
Н+, то они возвращаются в клетку через Н+-АТФ-синтазу, образуя АТФ.

Отличительная черта фотосинтеза у пурпурных бактерий состоит в том, что система не нуждается во внешнем доноре электронов. Откачка ионов Н+ осуществляется путем циклического переноса электронов, поддерживаемого энергией света. Данное обстоятельство можно отнести, по-видимому, на счет эволюционного усовершенствования фотосинтеза пурпурными бактериями, которые по многим признакам являются эволюционно более продвинутой группой, чем зеленые серные бактерии.

[pic]

[pic]

Рис. 5. Хлорофилльный фотосинтез зеленых серных (а) и пурпурных (б) бактерий: а — хлорофилл, связанный с особым белковым комплексом — фотосистемой 1 (ФС1), возбуждается квантом света и отдает электрон по цепи электронных переносчиков на НАД+. Восстанавливаясь, НАД* связывает внутриклеточный ион НГ. Потеря электрона на хлорофилле компенсируется окислением сероводорода до серы и иона ИГ снаружи бактериальной клетки.
Движение Н+ внутрь клетки через комплекс F0 F1 дает АТФ; б — хлорофилл, связанный с белком фотосистемы 2 (ФС2), поглощает квант света и запускает циклический перенос электронов. В этом процессе участвуют переносчики электронов ФС2 и дополнительного белкового комплекса III. Перенос электронов комплексом III сопряжен с откачкой ионов Н+ из клетки.
Откачанные ионы I-Г возвращаются через комплекс F0 F, с образованием АТФ

Следующим шагом в эволюции фотосинтеза стали, по-видимому, цианобактерии. Цепь переноса электронов в этом случае представляет собой комбинацию: а) фотосистемы 1 зеленых бактерий, б) фотосистемы 2 и комплекса III пурпурных бактерий и в) дополнительного комплекса, расщепляющего воду на О2 и Н+ (рис. 6). Фактически донором электронов вместо сероводорода (встречающегося в достаточных количествах лишь в некоторых приданных нишах) служит вездесущая вода, запасы которой практически неограниченны. В результате конечный акцептор электоров —
НАДФ+ восстанавливается, а вода окисляется. Образующийся НАДФН окисляется затем сложной системой восстановления углекислого газа до глюкозы. Таким образом, фотосинтез цианобактерии параллельно с образованием АТФ дает углевод — одно из главных резервных веществ современных живых клеток. Нет сомнений, что цианобактерия является эволюционным предшественником хлоропластов — органелл зеленых растений, энергетика которых устроена в основном по той же схеме, что показана на рис. 6.

ДЫХАТЕЛЬНЫЙ МЕХАНИЗМ ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЯ

Побочным продуктом фотосинтеза у цианобактерий и растений служит молекулярный кислород. Нарастание его концентрации в атмосфере привело к появлению ферментов, убирающих этот сильный окислитель, опасный для жизнедеятельности. Вероятно, первой функцией ферментов, восстанавливающих
О2 до Н2О, было снижение внутриклеточной концентрации кислорода. Однако в дальнейшем аэробная клетка научилась извлекать пользу из этого процесса, создав дыхательную цепь электронного транспорта, сопряженного с откачкой ионов Н+.

Дыхательная цепь некоторых современных бактерий включает уже знакомый нам комплекс III, служащий связующим звеном между двумя другими белковыми комплексами. Однако это уже не фотосистемы 1 и 2, а ферменты, выполняющие функции, противоположные таковым фотосистем 1 и 2. Ферменты, о которых идет речь, были названы комплекс I и комплекс IV.

Комплекс I не восстанавливает никотинамидный нуклеотид, а окисляет его. Комплекс IV не окисляет воду до О2, а восстанавливает О2 до воды. В итоге мы имеем сложную цепь реакций, начинающихся с окисления НАДН и кончающихся восстановлением О2. Все три комплекса дыхательной цепи способны откачивать из клетки ионы Н+ сопряжено с переносом электронов
(рис. 7).

[pic]

Рис. 6. Хлорофилльный фотосинтез цианобактерии. Квант света, поглощенный хлорофиллом фотосистемы 1, возбуждает перенос электронов по цепи, что завершается восстановлением НАДФ+ до НАДФН. Окисленный хлорофилл фотосистемы 1 восстанавливается комплексом III, который, в свою очередь, получает электрон от фотосистемы 2. Донирование электрона фотосистемой 2 требует еще одного кванта света (поглощаемого хлорофиллом этой фотосистемы). Потеря электрона на хлорофилле фотосистемы 2 компенсируется за счет окисления молекулы воды до О2 и Н+. Ферменты, катализирующие всю цепь реакций переноса электрона от Н2О до НАДФ*, расположены в мембране таким образом, что ионы Н+ откачиваются из бактериальной клетки, чтобы затем войти внутрь через FCF. и сделать АТФ.
В хлоро-пластах зеленых растений происходят те же события, но ориентация всех ферментов противоположна той, которая имеет место у цианобактерии и показана на рис. 6. Соответственно у хлоропластов фотосинтетическая цепь накачивает ионы Н+ внутрь, а комплекс F0F, переносит их наружу

Подобно тому как хлоропласты произошли от цианобактерии, митохондрии животных, растений и грибов ведут свое происхождение от аэробных бактерий. Поэтому неудивительно, что митохондриальная дыхательная цепь описывается той же схемой, что изображена на рис. 7.

[pic]

Рис.7. Механизм дыхательного фосфорилирования в аэробных бактериях и митохондриях. Ферментные комплексы I, III и IV катализируют перенос электронов от НАДН к О2 с образованием воды. Перенос электронов сопряжен с откачкой ионов Н*. Возвращение ионов Н+ через F0F1 приводит к синтезу
АТФ

ФОТОСИНТЕЗ И БИОСФЕРА

Основным и практически неиссякаемым источником энергии на поверхности
Земли является энергия солнечного излучения, постоянным потоком поступающая из космоса благодаря протеканию термоядерных реакций на ближайшем к нам светиле — Солнце. Как показано на рис. 1, спектр поступающего на Землю солнечного излучения соответствует спектру излучения абсолютно черного тела, нагретого до 5900 К. Полный поток солнечного излучения (измеренный за пределами земной атмосферы), приходящийся на единицу поверхности, нормальной к направлению на Солнце, близок к 1400 Вт/м2. Значительная часть этой энергии приходится на область видимого и ближнего инфракрасного излучения (0,3 — 1,0 мкм) — фотосинтетически активную радиацию, эффективно поглощаемую пигментами, участвующими в фотосинтезе растений и фотосинтезирующих бактерий.

Какая бы часть спектра этого излучения ни поглощалась на Земле, это в конечном счете приводит главным образом к нагреванию поверхности планеты и ее атмосферы, или же энергия вновь испускается в космическое пространство. Какова же роль фотосинтеза, фотосинтезирующих организмов в улавливании этой энергии? Почему утверждают, что фотосинтез — это энергетическая основа биологических процессов, энергетический движитель развития биосферы? Почему говорят как о фотоавтотрофии (то есть о питании за счет света) биосферы в целом, так и о фотоавтотрофии человечества, а жизнь на Земле называют космическим явлением прежде всего потому, что она существует и развивается за счет энергии, поступающей к нам из космоса — от ближайшего космического светила?

Как известно, фотосинтез растений заключается в преобразовании и запасании солнечной энергии, в результате которого из простых веществ — углекислоты и воды — синтезируются углеводы и выделяется молекулярный кислород. В общем виде этот процесс можно описать следующим уравнением
(рис. 2).

Несмотря на кажущуюся простоту фотосинтеза, на Земле, пожалуй, нет более удивительного процесса, который смог бы в такой степени преобразовать нашу планету.

ЗАПАСАНИЕ ЭНЕРГИИ

Как следует из уравнения (рис. 2), на каждый ассимилированный в процессе фотосинтеза моль углекислоты запасается 114 ккал энергии. В чем же состоит достоинство запасания солнечной энергии растениями по сравнению с неорганизованной («нефотосинтезирующей») системой? Любое вещество, поглощая квант солнечной энергии, переходит в возбужденное состояние, что уже можно рассматривать как преобразование энергии электромагнитного излучения и ее запасание. Однако энергия электронного возбуждения очень быстро (за 10-13 – 10-11 сек) растрачивается на тепло или же вновь излучается в пространство (для сложных органических молекул типа хлорофилла этот процесс происходит за 10-8 – 10-9 сек) и, следовательно, в виде возбужденных состояний энергия света может быть запасена лишь на незначительные доли секунды. В результате же фотосинтеза энергия поглощенного кванта света (или, лучше сказать, часть этой энергии) запасается надолго: от минут и часов до сотен и даже миллионов лет (как это имело место, например, при образовании горючих ископаемых — нефти, природного газа, каменного угля, торфа в результате разложения наземных и морских растений или животных). Но этим, конечно, не исчерпывается специфика фотосинтеза в использовании солнечной энергии.
Так, формирование горных ледников и озер тоже происходит за счет энергии
Солнца, идущей на испарение воды, и при этом тоже происходит запасание солнечной энергии на длительное время. В связи с этим говорят об еще одном преимуществе фотосинтеза: запасание солнечной энергии происходит в очень удобной для биологического использования форме — молекулярной, в виде богатых энергией связей, в основном в сахарах и их производных, а также в аминокислотах, белках, жирах, которые в любой необходимый момент могут быть использованы растениями или «съевшими» их нефотосинтезирующими
(гетеротрофными) организмами для покрытия своих энергетических потребностей, для биосинтеза собственных высокомолекулярных соединений.

[pic]

Рис. 1. Интенсивность падающего на Землю солнечного излучения (Н() в зависимости от длины волны. Заштрихованные области соответствуют ненаблюдаемым на уровне моря участкам спектра из-за их поглощения указанными компонентами атмосферы. 1 — Солнечное излучение за границей атмосферы, 2 — солнечное излучение на уровне моря, 3 — излучение абсолютно черного тела при 5900 К. (Справочник по геофизике и космическому пространству. Под ред. С.Л. Валлея и Мак Гроу-Хилла, Нью-
Йорк, 1965).

Фотосинтез

[pic]

Рис. 2. Уравнение фотосинтеза кислородвыделяющих фотосинтезирующих организмов.

Масштабы фотосинтетического преобразования и запасания солнечной энергии огромны: каждый год за счет фотосинтеза на Земле образуется около
200 млрд. тонн биомассы, что эквивалентно энергии, равной 3 • 1021 Дж или
7,2 • 1020 кал. При этом необходимо иметь в виду, что фотосинтез — единственный биологический процесс, протекающий с запасанием (с увеличением) свободной энергии. Все остальные процессы, как в растениях, так и в животных, проходят за счет химической энергии, накапливаемой в фотосинтезирующих организмах в результате преобразования поглощенного солнечного света. Следовательно, практически вся живая материя на Земле представляет собой прямой или отдаленный результат фотосинтетической деятельности растений, которые являются посредниками между неиссякаемым источником энергии — Солнцем и всем живым миром нашей планеты. Именно поэтому мы говорим о фотоавтотрофии биосферы Земли, в том числе и о фотоавтотрофии человечества. Население Земли ежегодно потребляет около 1 млрд. тонн продуктов питания, что соответствует 15 • 1018 Дж, если считать численность населения равной 5 млрд. человек. Следовательно, человечество потребляет в виде органических веществ лишь около 0,5% всей энергии, запасаемой в результате фотосинтеза. Общее потребление энергии в мировом масштабе составляет 3 — 4 • 1020 Дж в год, то есть около 10% всей энергии, запасаемой за год благодаря фотосинтезу. Разведанные запасы ископаемого топлива (нефти, газа, угля, торфа) по запасенной в них энергии соответствуют продукции фотосинтетической деятельности на Земле приблизительно за 100 лет, что эквивалентно также энергии, которая содержится во всей биомассе, находящейся в настоящее время на нашей планете.

АССИМИЛЯЦИЯ ДВУОКИСИ УГЛЕРОДА

Ежегодная ассимиляция углекислого газа на Земле в результате фотосинтеза составляет около 260 млрд. тонн, что эквивалентно 7,8 • 10’° тонн углерода, и это связывание углерода компенсируется выделением практически такого же количества СО2 в результате дыхания нефотосинтезирующих организмов. Количество СО2, вовлекаемого в цикл
«фотосинтез—дыхание», составляет около 10% массы углекислого газа в атмосфере, которая в 1980 году была эквивалентна 7,1 • 10″ тонн углерода.
В то же время до 1860 года атмосфера содержала лишь 6,1 • 10й тонн углерода в виде СО2, и это 15%-ное увеличение СО2 в атмосфере связывают прежде всего с появлением дополнительного источника СО2 вследствие интенсивного сжигания ископаемого топлива, которое эквивалентно в настоящее время 5 • 109 тонн углерода в год и увеличивается в среднем на
4,3% в год.

Необходимо отметить, что значительно большая часть углерода содержится в виде карбонатов в осадочных породах — 5,5 • 1016 тонн, в живых (в основном леса) и отмерших организмах — 3,5 • 1012тонн. В мировом океане содержится в 60 раз больше углерода, чем в атмосфере (3,5 • 1013 тонн), что связано с очень высокой растворимостью СО2 в воде и образованием
Н2СО3 и, следовательно, можно было бы предположить, что незначительное дополнительное поступление СО2 в результате сжигания ископаемого топлива, которое составляет менее одного процента в год от содержания углекислого газа в атмосфере, не должно приводить к заметному увеличению содержания
СО2 в атмосфере. Однако в действительности лишь в верхних слоях океана, содержащих лишь 1,5% всего углерода, растворенного в воде, обмен углерода с атмосферой осуществляется достаточно быстро (за 6 — 7 лет), тогда как для установления такого равновесия с глубинными слоями океана требуется несколько тысячелетий. Вследствие этого сжигание ископаемого топлива в промышленном масштабе привело к увеличению содержания СО2 в атмосфере с
0,027% (в доиндустриальную эпоху) до 0,034% в настоящее время. Расчеты показывают, что к 2035 году содержание углекислого газа в атмосфере удвоится, то есть будет составлять около 0,06%. Основным последствием этого, как считается, будет глобальное потепление климата, обусловленное так называемым «тепличным эффектом», связанным с тем, что углекислый газ
«прозрачен» для основной части солнечного света, но задерживает
(поглощает) тепловое (инфракрасное) излучение от нагретой Солнцем поверхности Земли. Увеличение концентрации СО2 в атмосфере в два раза может привести к повышению температуры поверхности Земли на 2 — 3°С, причем оно будет минимальным в тропической зоне и максимальным в высоких широтах (8 — 11°С). Такое повышение температуры вызовет таяние льдов, особенно в Антарктиде, что может привести к повышению уровня моря на 5 м и затоплению значительной части суши. Поэтому возможность глобального потепления климата становится сейчас проблемой всего человечества.
Согласно Международной конвенции, принятой в 1992 году, развитые индустриальные страны будут проводить политику ограничения промышленного выброса СО2 в атмосферу, а также защиты и увеличения стоков и резервуаров
СО2, то есть растительности. Обсуждается даже вопрос о том, что страны с повышенным выбросом СО2 должны платить компенсацию странам, где потребление С02 превышает его продукцию. В этой связи необходимо отметить, что, согласно оценкам, проведенным российскими учеными, Россию, наряду с северными территориями Канады, но отнести к странам с увеличенным потреблением СО2, что связано главным образом с «отставанием» минерализации органического вещества от фотосинтетической ассимиляции СО2 в условиях переувлажненных почв на фоне невысоких температур в северных областях нашей страны. Интересно отметить мнение академика А.Л. Яншина о том, что для России, более 50% территории которой расположено в зоне вечной мерзлоты, повышение концентрации СО2 и связанное с ним потепление климата выгодно. При этом следует также учитывать, что двукратное повышение содержания СО2 в атмосфере приведет к 60%-ному повышению скорости фотосинтеза на Земле.

ВЫДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНОГО КИСЛОРОДА

Приобретенная в процессе эволюции (более 2 млрд. лет назад) способность фотосинтезирующих растений к выделению молекулярного кислорода в результате окисления воды (см. рис. 2) привела к поистине революционным преобразованиям на Земле, из которых необходимо отметить следующие.

1. Фотосинтезирующие организмы, а через их посредство и вся живая природа, получили доступ к практически неиссякаемому и возобновляемому источнику электронов, участвующих во всех биоэнергетических процессах, — воде, что, естественно, привело к резкому возрастанию масштабов фотосинтеза и поступления энергии в биосферу. Ранее фотоокислению могли подвергаться лишь восстановленные вещества типа H2S, представленные на
Земле в довольно ограниченном количестве.

2. Продукт фотосинтетического окисления воды — молекулярный кислород, содержание которого в атмосфере возросло в результате фотосинтеза практически от нуля в древней атмосфере до 21% в настоящее время, вызвал значительные изменения во всей живой природе. Появление в атмосфере свободного О2 привело к массовой гибели существовавших тогда организмов, для которых такой сильный окислитель как кислород оказался сильнейшим ядом, поскольку он резко нарушал протекание биоэнергетических процессов.
В то же время в результате длительной эволюции на фоне возрастающей концентрации О2 в атмосфере появились новые, аэробные организмы, обратившие наличие О2 себе на пользу. Они сумели включить его в свой метаболизм в качестве эффективного конечного акцептора электронов в дыхательной цепи. Это позволило поднять биоэнергетику на новый, значительно более высокий уровень, так как в этом случае происходит более эффективное «сжигание» органики. Так, например, выход макроэргического эквивалента — аденозинтрифосфата (АТФ) на одну молекулу исходной гексозы составляет две молекулы при молочнокислом брожении и 36 — 38 молекул (то есть в 18—19 раз выше) при аэробном дыхании.

Фотосинтетическое образование О2, сопровождающееся поглощением СО2, в сочетании с появившейся возможностью аэробного дыхания, при котором происходит обратный процесс — потребление 02, сопровождающееся освобождением СО2, привело к образованию замкнутых циклов О2 и СО2, имеющих глобальные масштабы. Сочетание этих циклов позволяет восполнять содержание как СО2, так и О2, а их участие в едином цикле «фотосинтез- дыхание» обеспечивает постоянное поступление энергии в биосферу (см. рис.
2).

3. Появление кислородвыделяющих организмов привело к тому, что практически все процессы на поверхности Земли приняли биогеохимический характер. Именно в этот период значительного повышения О2 в атмосфере произошло окисление соединений железа, серы, марганца, причем на это ушло более 95% кислорода, выделенного фотосинтезирующими организмами за всю историю биосферы. Атмосфера Земли до появления кислородвыделяющих фотосинтезирующих организмов была разреженной и состояла главным образом из СО2 и аммиака. По мере возрастания О2 в атмосфере значительно увеличивается и содержание молекулярного азота благодаря окислению аммиака. Сам процесс фотосинтеза, сопровождающийся образованием и запасанием органического вещества, привел к значительному, более чем в
100 раз, уменьшению содержания СО2 в атмосфере.

В результате первичная разреженная атмосфера превратилась во вторичную плотную азотокислородную оболочку Земли. Теперь солнечная и другие виды космической радиации, прежде чем достичь поверхности, должны были фильтроваться через мощный слой атмосферы. Кроме того, под действием фотохимического процесса в верхних слоях атмосферы двухатомный молекулярный кислород превращается в трехатомную молекулу озона, имеющего интенсивное поглощение в области жесткого ультрафиолета (0,2 — 0,3 мкм).
В результате образовавшийся озоновый экран стал задерживать наиболее опасную для живых организмов ультрафиолетовую радиацию.

Таким образом, фотосинтез, основанный на окислении воды, благодаря возможности использовать воду в качестве субстрата стал мощным поставщиком энергии в биосферу, революционным образом обогатил биоэнергетику благодаря включению О2 в метаболизм живых организмов, защитил живую материю от гибельного действия космической радиации. Все это индуцировало мощное развитие биологической материи на Земле, приведшее в конечном счете к появлению человека. И в настоящее время фотосинтез лежит в основе биологического круговорота энергии и веществ на
Земле, от масштабов которого зависит и жизнь на нашей планете, и ее разнообразие и возможности.

МОЛЕКУЛЯРНЫЕ ОСНОВЫ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ И ЗАПАСАНИЯ ЭНЕРГИИ СВЕТА ПРИ
ФОТОСИНТЕЗЕ

Живая природа настолько рационально решает проблемы эффективного улавливания солнечной энергии, ее преобразования и запасания в удобной для биологического потребления форме, что до сих пор не удается воспроизвести основные этапы фотосинтеза в искусственных системах.
Первичное улавливание и преобразование энергии света при фотосинтезе происходит с непременным участием хлорофилла, что было выявлено уже в классических работах К.А. Тимирязева, показавшего, что именно та часть солнечного света, которая поглощается хлорофиллом, эффективно инициирует процесс фотосинтеза.

Как показано на рис. 3а, молекула хлорофилла состоит из порфиринового ядра, образованного тетрапиррольным кольцом с расположенным в центре атомом магния, и фитольного хвоста. Хлорофилл относится к классу веществ, называемых пигментами, то есть сильноокрашенных соединений, характеризующихся интенсивным поглощением видимого света. Было установлено, что система «легко возбудимых» сопряженных связей порфиринового кольца обусловливает высокую способность хлорофилла к поглощению света (рис. 36). Так, миллиметровый слой 1 мМ раствора хлорофилла поглощает около 90% падающего на него красного или синего света (зеленый свет поглощается менее эффективно, что и определяет зеленый цвет растений). Для хлорофилла, как и для других пигментов, характерно относительно длительное время, около 1(Г8 сек, нахождения в возбужденном состоянии, что важно для участия хлорофилла в фотохимических реакциях. У многих других пигментов, например, у производных хлорофилла, у которых центральный атом магния заменен на медь или марганец, это время гораздо ниже вследствие чрезвычайно быстрого перехода энергии электронного возбуждения в тепло.

Для выяснения молекулярных основ участия хлорофилла в первичных процессах преобразования солнечной энергии при фотосинтезе важнейшее значение имело открытие, сделанное нашим соотечественником, академиком
А.А. Красновским, который показал, что при переходе в возбужденное состояние в результате поглощения кванта света молекула хлорофилла приобретает свойство вступать в такие окислительно-восстановительные (то есть идущие с переносом электронов) реакции, к которым она не была способна в темноте. При этом молекула хлорофилла (Хл) может потерять свой электрон, то есть окислиться, отдав его другому веществу, называемому в данном случае акцептором (А) электрона, тогда как хлорофилл выступает в данной реакции как донор электрона. Эта реакция получила название реакции
Красновского. Возбужденная молекула хлорофилла (Хл*) может также восстанавливаться, то есть принять «лишний» электрон, отобрав его у другого вещества, служащего в данном случае донором (Д) электрона. Если помимо Хл в системе присутствуют Д и А, то в результате сочетания процессов окисления Хл и его восстановления свет, поглощаемый хлорофиллом, будет индуцировать перенос электрона от Д к А с образованием
Д+ (окисленного Д) и А- (восстановленного А). Хлорофилл при этом, несмотря на участие в двух ступенях переноса электрона, возвращается в исходное состояние готовности к новому фотохимическому циклу переноса электрона, согласно реакции

[pic]

[pic]

[pic]

Рис. 3. Структурная химическая формула (а) и спектр поглощения
(зависимость поглощения от длины волны) (б) хлорофилла.

В результате получается система с разделенны-мрядами Д+ХлА-
(элементарная электрическая баторейка), в которой может быть запасена значительная часть энергии кванта света, поглощенного хлорофиллом. Как показано в работах последних десятилетий, именно этот принцип — фоторазделения зарядов — лежит в основе первичного преобразования энергии света при фотосинтезе.

Как показано на рис. 4, хлорофилл, определяющий зеленый цвет листа растения, распределен не по всей растительной клетке, а сосредоточен в пластидах, называемых хлоропластами. В хлоропластах сосредоточен фотосинтетический аппарат, и их роль состоит в энергообеспечении клетки за счет поглощенного света. Хлоропласт имеет геном, который делится при делении хлоропласта. Несмотря на наличие собственного генома, обеспечивающего синтез большей части структур фотосинтетического аппарата, ряд строго необходимых для протекания фотосинтеза компонентов
(например, основные ферменты, участвующие в биосинтезе хлорофилла, некоторые белки, входящие в систему фотосинтетического окисления воды), кодируются в клеточном геноме. Хлоропласт заполнен так называемыми тилакоидами — замкнутыми сплющенными «мешочками», которые состоят из двухслойных липидных мембран, образованных в результате впячивания внутреннего слоя двухслойной мембраны, ограничивающей весь хлоропласт от цитоплазмы. Тилакоиды сгруппированы в плотно упакованные темно-зеленые
«стопки», получившие название гран, которые связаны между собой частью тилакоидов. В мембраны тилакоидов погружены белки или белковые комплексы, большая часть которых насквозь пронизывает мембрану. Только часть из этих комплексов окрашена в зеленый цвет, то есть содержит хлорофилл; было установлено, что практически весь хлорофилл находится в хлорофилл- белковых комплексах, или, лучше сказать, в пигмент-белковых комплексах, поскольку все они наряду с хлорофиллом содержат другие пигменты.

[pic]

Мембрана тилакоида Рис. 4. Локализация фотосинтетического аппарата в клетке зеленого растения.

Пигмент-белковые комплексы можно разделить на две функциональные группы. Основная функция первой из них — «светособирающих» или «антенных» пигмент-белковых комплексов — состоит в эффективном улавливании энергии света. Более 90% всего хлорофилла сосредоточено именно в «антенных» комплексах. Большая их часть представляет собой белки с молекулярной массой от 20000 до 70000, на каждом из которых расположены 10 — 40 молекул хлорофилла. Помимо основного пигмента — хлорофилла а — в состав этих комплексов входит его аналог — хлорофилл б, а также каротиноиды — пигменты желтого или оранжевого цвета (один из них, бета-каротин, определяет окраску моркови). Цианобактерии содержат также бесхлорофилльные пигмент-белковые комплексы — фикобилины, окрашенные в синий или красный цвет. Они эффективно поглощают свет в области спектра, где хлорофилл имеет слабое поглощение, что позволяет осуществить более эффективное улавливание солнечной энергии.

Энергия возбуждения от светособирающих пигментов с очень высокой эффективностью (близкой к 100%) передается на хлорофилл другой группы пигмент-белковых комплексов — фотохимические реакционные центры. Их основная и важнейшая для всей биосферы функция состоит в том, чтобы преобразовать энергию электронного возбуждения хлорофилла (полученную в результате поглощения света в данном комплексе или в результате миграции возбуждения от светособирающих комплексов) в энергию разделенных зарядов, подобно тому, как это происходит в реакции Красновского, описанной выше.

У кислородвыделяющих организмов имеется два типа реакционных центров, функционирующих в так называемых фотосистеме 1 (ФС-1) и фотосистеме 2 (ФС-
2) (рис. 5). Аналоги каждого из этих реакционных центров обнаружены у ряда фотосинте-зируюших бактерий, и молекулярная структура одного из них, выделенного из пурпурной бактерии Rhodopseudomonas viridis, впервые была установлена с помощью рентгеноструктурного анализа. Необходимо отметить, что значительная часть знаний о структурной и функциональной организации фотосинтетических реакционных центров получена при помощи изучения именно бактериальных реакционных центров. Они отличаются высокой стабильностью в изолированном из мембраны состоянии, и именно из них удалось впервые получить кристаллы, использование которых в рентгено-структурных исследованиях позволило получить данные о молекулярной структуре реакционного центра.
За эту работу группа немецких исследователей в 1988 году получила
Нобелевскую премию.

Бактериальный реакционный центр состоит из трех полипептидов с молекулярной массой от 24000 до 32000, на которых расположены молекулы одного из представителей хлорофиллов — бактериохлорофилла (Бхл) и две молекулы его безмагниевого производного — бактериофеофитина (Бфф). Две из четырех молекул Бхл расположены настолько близко друг к другу (около 3
Е), что формируют компактное образование — димер (П), а четыре другие одиночные молекулы пигментов образуют две симметричные по отношению к П цепочки Бхл—Бфф. Энергия электронного возбуждения, полученная в результате поглощения света пигментами самого реакционного центра или в результате ее миграции от светособирающих комплексов, локализуется в конечном счете на П. Возбужденный П, обозначаемый как П*, за время около
10-12 сек передает свой электрон на одну из одиночных молекул пигмента, так что в результате образуется первичное состояние с разделенными зарядами П+Бфф-. Это состояние обладает очень коротким временем жизни
(около 10~8 сек) вследствие возможного возврата электрона от Бфео- к П+.
Однако вероятность этого процесса очень низка благодаря более быстрому (2
• 10-10 сек) «прямому» переносу от Бфео- к «стабильному» акцептору электрона, получившему название Q. При этом образуется состояние П+БфеоQ-
, время жизни которого уже составляет около 10-3 сек. Необходимо отметить очень высокую эффективность описанных стадий фоторазделения зарядов. Так, квантовая эффективность, то есть доля поглощенных квантов, вызвавших перенос электрона, близка к 100%. Энергетическая эффективность, то есть доля энергии возбуждения, запасенной в результате фотохимического акта, составляет свыше 90% для первой стадии переноса электрона и около 50 —
70% для второй. Об изумительном совершенстве этой уникальной биологической «машины» свидетельствует, например, тот факт, что с такой же эффективностью фотоперенос электрона в реакционном центре осуществляется даже при температуре жидкого гелия (-271°С).

Основным итогом фотохимической стадии преобразования энергии света у кислородвыделяющих фотосинтезируюших организмов является фотоперенос электронов от воды к НАДФ+. Обе фотосистемы (ФС-1 и ФС-2) участвуют в этом процессе, обеспечивая двухступенчатое поступление энергии для его протекания. ФС-2 осуществляет окисление воды с образованием молекулярного кислорода, согласно реакции: 2Н20 + 4hv —О2 + 4е+ 4Н+, где hv обозначает квант света, е—электрон. В результате фотохимического акта реакционного центра ФС-2 образуется самый сильный биологический окислитель — окисленный хлорофилл, который окисляет воду с участием марганецсодержащей энзиматической системы. Электроны, оторванные от воды, через цепь темновых реакций поступают на ФС-1, использующую их для фотовосстановления НАДФ+ до НАДФН, которое тоже осуществляется с участием специальной энзиматической системы. Окисление воды, а также перенос электронов от ФС-2 к ФС-1 приводит к появлению разности концент-

[pic]

Рис. 5. Схематическое изображение фотосинтетической цепи переноса электрона в хлоропласах растений и цианобактерий. (Мп)4 — Комплекс из четырех атомов Мп, связанных с белками реакционного центра фотосистемы 2
(ФС-2); Z — вторичный донор электрона ФС-2, (остаток тирозина); Пбао — первичный донор электрона ФС-2 (димер хлорофилла); *П680 — возбужденное состояние хлорофилла П680; Фео — первичный акцептор электрона ФС-2, феофитин; QA и QB -акцепторы электрона хиноновой природы; цит в./f- комплекс цитохромов, участвующих в переносе электрона от ФС-2 к фотосистеме 1 (ФС-1); Пц — пластоцианин (подвижный переносчик электрона);
П700 — первичный донор электрона ФС-1 (димер хлорофилла); *П700 — возбужденное состояние П700;Хла-(хлорофилл) и Ох-(хинон), соответственно, первичный и вторичный акцепторы электрона ФС-1; Fx, Fa и Fb акцепторы электрона ФС-1 (Fe-S-центры); Фд — ферредоксинрастворимый переносчик электрона (Fe-S-содержащий белок); НАДФ+ — никотинамидаденин динуклеотид фосфат (конечный переносчик электронов, используемый вместе с АТФ в ассимиляции СО2), hv — квант света. По вертикальной шкале указаны приблизительные значения окислительно-восстановительных потенциалов переносчиков электрона при рН 7.

раций ионов Н+ по обе стороны тилакоидной мембраны, которая, как и в случае митохондрий, необходима для осуществления процесса фосфо- рилирования — образования АТФ, основного энергетического эквивалента, используемого в качестве источника энергии в биологических процессах.
Образованные в результате фотохимического переноса электронов АТФ и НАДФН используются для восстановления СО2 с образованием первичных са-харов, которое в упрощенном виде можно описать следующим образом: СО2 + 4е + 4Н+
—*• СН2О + + Н2О. При этом на каждую молекулу СО2 расходуется две молекулы НАДФН и три молекулы АТФ. Этот процесс, в результате которого
«восстановленная» молекула СО2 включается в состав гексозы, осуществляется через ряд стадий с участием сложного цикла энзиматических реакций, получившего название цикла Кальвина по имени его открывателя. В заключение необходимо отметить, что исследование фотосинтеза — сложнейшего фундаментального биологического процесса, имеющее давние традиции в отечественной науке, привлекает в настоящее время внимание все большего числа естествоиспытателей — биологов, физиков, химиков, математиков. Познание молекулярных механизмов фотосинтеза будет иметь большое значение для обеспечения человечества экологически чистой энергией за счет практически неиссякаемого источника — солнечного излучения (например, на основе фоторазложения воды на молекулярной водород и кислород), для повышения фотосинтетической продуктивности растений, лежащей в основе обеспечения человечества пищей, для использования принципов фотопреобразования световой энергии при фотосинтезе в фотобиотехнологических и фотобиотехнических системах, для обеспечения длительных космических экспедиций органикой и молекулярным кислородом, для решения проблем экологической безопасности отдельных регионов, для сохранения и развития биосферы.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Знания, накопленные при изучении современных организмов различной степени сложности, позволяют сформулировать непротиворечивую концепцию эволюции биоэнергетических систем. Эта концепция дает ключ к пониманию не только путей становления механизмов превращения энергии в клетке, но и позволяет объяснить, почему химия и физика живой клетки базируются на двух основных классах веществ: а) нуклеиновых кислотах и нуклео-тидах и б) белках. Вкратце система взглядов, о которой идет речь, может быть суммирована следующей схемой эволюции жизни.

1. Образование азотистых оснований (пуринов и пиримидинов), а затем и нуклеотидов из Н2О, NH3, СО2, HCN и некоторых других простейших соединений под действием ультрафиолетового излучения Солнца.

2. Использование остатков аденина, а затем также других пуринов и пиримидинов в нуклеотидах для поглощения ультрафиолетового света. При этом энергия ультрафиолетовых квантов оказывается движущей силой для синтеза АТФ из АДФ и фосфата или для осуществления других энергоемких реакций коферментами-нуклеотидами (адени-новый фотосинтез).

3. Образование резервных веществ за счет энергии АТФ (гликогенез) с тем, чтобы их последующее расщепление могло поддержать ресинтез АТФ при отсутствии ультрафиолетового света (гликолиз).

4. Изменение спектральных свойств атмосферы, ставшей плохо проницаемой для ультрафиолета, и замена «аденинового» фотосинтеза на фотосинтез, использующий видимый свет. В качестве пигментов используется ретиналь, а затем хлорофилл. В результате АТФ, бывший до того как преобразователем световой энергии, так и «конвертируемой энергетической валютой», утрачивает первую из этих двух функций, сохранив только вторую.

5. Увеличение концентрации О2 в атмосфере в результате деятельности фотосинтезирующих организмов и появление ферментов, поглощающих кислород с целью его детоксикации.

6. Создание современных дыхательных систем, преобразующих в АТФ энергию окисления субстратов кислородом.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

1. Будыко М.И., РоновА.Б., Яншин А.Л. История атмосферы. Л.:
Гидрометеоиздат, 1985.

2. Мак-Ивен М., Филяипс Л. Химия атмосферы. М.: Мир, 1978.

3. Фотосинтез / Под ред. Говинжи. М.: Мир. Т. 1 и 2. 1987.

4. Холя Д., Рао К. Фотосинтез. М.: Мир, 1983.

5. Клейтон Р. Фотосинтез. Физические механизмы и химические модели.
М.: Мир, 1984.

6. Шувалов В.А. Первичное преобразование световой энергии при фотосинтезе. М.: Наука, 1990.

7. Уайт А., Хендяер Ф.. Смит Р. и др. Основы биохимии. М.: Мир, 1981.

8. Саган К. В. V Происхождение предбиологических систем/Подрех А.И.
Опарина. М.: Мир, 1966. С. 211.

9. Понамперума С.В. // Там же. С. 224.

10. Ску.шчев В.П. Аккумуляция энергии в клетке. М.: Наука, 1969.

11. Скулачев В.П. Мембранные преобразователи энергии. М.: Высш. шк.,
1989.

12. Ску.ючев В.П. Энергетика биологических мембран. М.: Наука, 1989.

13. Скулачев В.П. Кислород в живой клетке: добро и зло // Соросовский
Образовательный Журнал. 1996. № 3. С. 4-16.

14. Скулачев В.П. Законы биоэнергетики //Там же. 1997. № 1. С. 9-14.

Шпаргалка: Термины по биологии

Термины по биологии

Подготовил Сергей Голубев

Наследственность — свойство организмов повторять в ряду поколений сходные признаки и свойства:

— типы обмена веществ;

— психологические особенности;

— типы индивидуального развития и т.д.

Наследственность осуществляется на основе передачи наследственных факторов, ответственных за формирование признаков и свойств организма. Наследственность может реализовываться в разных вариантах в зависимости от особенностей генотипа и внешних условий.

Изменчивость — способность организмов изменять свои признаки и свойства. Изменчивость возникает под воздействием внешней среды или появляется в результате хромосомных перестроек. Различают ненаследственную (модификационную) и наследственную (комбинативную) изменчивость.

Генотип — совокупность всех наследственных свойств особи.

Генотип — наследственная основа организма, составленная совокупностью:

— генов (геномом);

— неядерных (цитоплазматических) носителей; и

— пластидных носителей (плазмоном).

Фенотип — совокупность всех внутренних и внешних признаков и свойств особи, сформировавшихся на базе генотипа в процессе ее индивидуального развития (онтогенеза).

Фенотип — вариант нормы реакции организма на действие внешних условий. При относительно одинаковых генотипах в определенных пределах возможны многие варианты фенотипов.

Доминантный признак — преобладающий признак, проявляющийся в потомстве у гетерозиготных особей

Рецессивный признак — признак, который передается по наследству, но подавляется, не проявляясь у гетерозиготных потомков, полученных при скрещивании.

Гомозигота — зигота, имеющая одинаковые аллели определенного гена: или оба доминантные АА или оба рецессивные аа. Гомозиготная особь в потомстве не дает расщепления.

Гетерозигота — зигота, имеющая два разных аллеля по определенному гену. Гетерозиготная особь в потомстве дает расщепление.

Правило единообразия гибридов первого поколения; Закон доминирования; Первый закон Менделя

Закон единообразия гибридов первого поколения — биологический закон, согласно которому первое поколение гибридов, в силу проявления у них лишь доминантных признаков, всегда единообразно.

Правило независимого комбинирования признаков; Третий закон Менделя

Закон независимого комбинирования признаков — биологический закон, согласно которому гены одной аллельной пары распределяются в мейозе независимо от генов других пар и комбинируются в процессе образования гамет случайно, что ведет к разнообразию вариантов их соединений.

Правило расщепления гибридов второго поколения; Второй закон Менделя

Закон расщепления гибридов второго поколения — во втором поколении гибридов соотношение особей с доминантными и рецессивными признаками статистически равно 3:1.

Закон чистоты гамет Г.Менделя — биологический закон, согласно которому гамета диплоидного гибрида может нести лишь один из двух аллелей данного гена, привнесенных при оплодотворении разными родителями. Согласно закону чистоты гамет гамета не может быть гибридной, поскольку она несет аллель одного из родителей в чистом виде, в котором он был привнесен гаметой этого родителя в гибридную зиготу.

Аллельные гены — различные формы одного и того же гена, расположенные в одинаковых участках (локусах) гомологических хромосом. Аллели определяют варианты развития одного и того же признака. В нормальной диплоидной клетке могут присутствовать не более двух аллелей одного локуса одновременно. В одной гамете два аллеля находиться не могут.

Реферат: Фотосинтез — проще простого

Содержание

1. Ведение 3
2. Ошибка Ван-Гельмонта 3
3. Самое интересное из веществ во всем органическом мире 6
4. Красный цвет — символ созидания 7
5. О чем поведали меченые атомы! 9
6. Зеленая электростанция 10
7. Фотосинтез и урожай 13
8. «Чародейкою зимою околдован, лес стоит…» 16
9. Леса — легкие планеты! 17
10. «Лес, точно терем расписной, лиловый, золотой, багряный…» 20
11. Радуга флоры 23
12. Зеленые животные — реальность или фантазия! 26
13. Заключение 30
14. Список использованных источников 30

Ведение

Когда-то, где-то на Землю упал луч солнца, но он упал не на бесплодную почву, он упал на зеленую былинку пшеничного ростка, или, лучше сказать, на хлорофилловое зерно. Ударяясь об него, он потух, перестал быть светом, но не исчез… В той или другой форме он вошел в состав хлеба, который послужил нам пищей. Он преобразился в наши мускулы, в наши нервы… Этот луч солнца согревает нас. Он приводит нас в движение. Быть может, в эту минуту он играет в нашем мозгу.

Растение из воздуха образует органическое вещество, из солнечного луча
— запас силы. Оно представляет нам именно ту машину, которую обещают в будущем Мушо и Эриксон, — машину, действующую даровою силою солнца. Этим объясняется прибыльность труда земледельца: затратив сравнительно небольшое количество вещества, удобрений, он получает большие массы органического вещества; затратив немного силы, он получает громадный запас силы в виде топлива и пищи. Сельский хозяин сжигает лес, стравливает луг, продает хлеб, и они снова возвращаются к нему в виде воздуха, который при действии солнечного луча вновь принимает форму леса, луга, хлеба. При содействии растения он превращает не имеющие цены воздух и свет в ценности. Он торгует воздухом и светом.

Ошибка Ван-Гельмонта

В старые времена врач обязан был знать ботанику, ведь многие лекарственные средства готовились из растений. Неудивительно, что лекари нередко выращивали растения, проводили с ними различные опыты.

Так, голландец Ян Баптист Ван-Гельмонт (1579—1644) не только занимался врачебной практикой, но и экспериментировал с растениями. Он решил узнать, благодаря чему растет растение. С животными и человеком вроде бы все ясно: поедая корм или пищу, они получают вещества, благодаря которым увеличиваются в размерах. Но за счет чего крошечное семя, лишенное рта, превращается в огромное дерево?

Чтобы ответить на этот вопрос, Ван-Гельмонт проделал следующее.
Взял кадку, в которую насыпал 91 килограмм высушенной в печи почвы, смочил ее дождевой водой и посадил ивовый побег массой 2,25 килограмма.
Каждый день в течение пяти лет он поливал растение чистой дождевой водой.
По прошествии этого времени Ван-Гельмонт извлек деревце, тщательно очистил корни от прилипших частиц почвы и взвесил содержимое кадки и растение. Оказалось, что масса почвы уменьшилась всего на 57 граммов, а вот масса ивы возросла почти на 75 килограммов. Результат эксперимента исследователь объяснил исключительно поглощением воды. Так возникла водная теория питания растений.

Джозеф Пристли (1733— 1804) — известный английский ученый-химик.
Он открыл кислород, получил хлористый водород, аммиак, фтористый кремний, сернистый газ, оксид углерода. Привезенный французом Шарлем Кондамином из Южной Америки каучук Пристли в 1770 году предложил использовать для стирания написанного, назвав его гуммиэластиком. Как химика Пристли заинтересовал вопрос: почему воздух полей и лесов чище городского? Ученый предположил, что растения очищают его от веществ, выделяемых людьми при дыхании, а также дымящимися трубами заводов и фабрик. С целью проверки своего предположения он посадил под стеклянный колпак мышь.
Довольно быстро животное погибло. Тогда экспериментатор поместил под такой же колпак другую мышь, но уже вместе с веткой мяты. «Это было сделано в начале августа 1771 года. Через восемь-девять дней я нашел, что мышь прекрасно могла жить в той части воздуха, в которой росла ветка мяты. Побег мяты вырос почти на три дюйма…»[1].

Опыт заинтересовал ученых, многие повторили его в своих лабораториях, однако результаты получались неодинаковые: в одних случаях растения действительно очищали воздух и делали его пригодным для дыхания мыши, в других — этого не наблюдалось. Надо сказать, что сам Пристли при повторении опытов получил противоречивые результаты. Установить истину ученый уже не смог, так как консервативно настроенные англичане разгромили его прекрасно оборудованную лабораторию и богатую библиотеку за сочувствие их владельца идеям французской революции. Пристли оставил научную работу и эмигрировал в США.

В другой своей работе «Слово о слоях земных» он высказался о воздушном питании растений еще более определенно: «Откуда же новый сок сосны собирается и умножает их возраст, о том не будет спрашивать, кто знает, что многочисленные иглы нечувствительными скважинами почерпают в себя с воздуха жирную влагу, которая тончайшими жилками по всему растению расходится и разделяется, обращаясь в его пищу и тело».
«Нечувствительные скважины» — это не что иное, как устьица, хорошо известные каждому из школьного учебника ботаники.

К сожалению, мысли, высказанные великим Ломоносовым, остались неизвестными научным кругам. А вот идею Пристли об очищении воздуха поддержали не только ученые, она стала популярна даже в народе. Результатом явилось массовое разведение цветов в помещениях, где находились больные.
При этом двери обычно держали плотно закрытыми, дабы «вредный» наружный воздух не мог проникнуть в комнату.

Голландский врач Ингенгауз (1730—1799) усомнился в правильности такого использования растении и провел ряд экспериментов с целью проверки действенности этого приема. В результате своих опытов он сделал открытие, что только зеленые части растений могут улучшать воздух, да и то лишь в том случае, когда они находятся на свету. Все остальное — цветки, корни, а также зеленые листья, лишенные света, — воздуха не исправляет.

Проделаем такой опыт. Возьмем две банки с водой. В одну нальем воду из- под крана, а в другую — кипяченую и охлажденную. При кипячении, как известно, удаляются газы, растворенные в воде. Затем в каждую банку поместим веточки водного растения элодеи, накроем их воронками, на отростки которых наденем пробирки, наполненные водой. Обе банки выставим на свет.

Через некоторое время мы заметим, что в банке с не кипяченой водой веточки элодеи начинают выделять какой-то газ. Когда он заполнит пробирку, можно установить, что это кислород: внесенная в пробирку тлеющая лучинка ярко вспыхивает. В банке с кипяченой водой, где нет углекислого газа, веточки элодеи кислорода не выделяют.

Попробуем доказать, что все дело именно в углекислом, а не в каком-то ином газе, удаленном при кипячении. Для этого пропустим через кипяченую воду углекислый газ, и вскоре веточки элодеи станут выделять кислород.

Швейцарский естествоиспытатель Жан Сенебье (1742— 1809) первым установил необходимость углекислого газа как источника углерода для зеленых растений. Он же предложил термин «физиология растений» и в 1880 году написал первый учебник по этой дисциплине.

Его соотечественник естествоиспытатель Никола Теодор Соссюр (1767—1845) работал в области физики, химии и геологии. Однако мировую известность приобрел благодаря трудам в области физиологии растений. С помощью точных методов количественного химического анализа он убедительно доказал, что растения на свету усваивают углерод из углекислого газа, выделяя при этом кислород. Ученый также установил, что растения, как и животные, дышат, поглощая кислород и выделяя углекислый газ.

Так постепенно складывались представления о фотосинтезе как о процессе, в ходе которого из углекислого газа и воды зеленые растения на свету образуют органические вещества и выделяют кислород:

бСО2 + 6Н2О ( С6Н12О6 + 6О2(

Термин «фотосинтез» был предложен в 1877 году известным немецким физиологом растений Вильгельмом Пфеффером (1845—1920). В ходе этого процесса солнечная энергия преобразуется в энергию химических связей органических соединений.

Самое интересное из веществ во всем органическом мире

Так назвал хлорофилл великий Чарльз Дарвин, когда наш соотечественник
Климент Аркадьевич Тимирязев рассказал ему о своих опытах с этим веществом.
В то время, когда химическая природа процесса фотосинтеза представлялась весьма туманной, подобное утверждение было весьма ценным, поскольку привлекало внимание ученых к новой очень перспективной проблеме. А сам термин «хлорофилл» был предложен в 1818 году французскими химиками П.
Пельтье и Ж. Каванту. Он образован из греческих слов «хлорос» — зеленый и
«филлон» — лист.

Выделить хлорофилл из листа несложно. Для этого измельчим листья любого растения ножницами, поместим в ступку, прильем немного спирта, разотрем и отфильтруем в чистую сухую пробирку. Если у вас нет под рукой ступки, кусочки листьев поместите в небольшую колбочку, влейте спирт и осторожно нагрейте на спиртовке. Очень быстро спирт окрасится в изумрудно- зеленый цвет из-за присутствия хлорофилла.

А теперь познакомимся с некоторыми свойствами этого пигмента. Поместите за пробиркой черную бумагу или какой-то темный предмет и направьте на нее яркий свет. Раствор хлорофилла отражает свет с измененной длиной волны, поэтому хлорофилл приобретает вишнево-красную окраску. Это явление носит название флуоресценции.

В чем причина флуоресценции хлорофилла? Кванты света падают на его молекулы, находящиеся в растворе, и вызывают их возбуждение. При этом электрон молекулы пигмента переходит на более высокий энергетический уровень. В растворе, в отличие от зеленого листа, энергия возбужденного электрона не расходуется на синтез органических веществ, поэтому этот электрон возвращается на прежний энергетический уровень, а избыток энергии испускается в виде квантов красного света. Видимый свет, как известно, состоит из разных лучей: фиолетовых, синих, голубых, зеленых, желтых, оранжевых, красных. Их окраска зависит от длины волны, которая увеличивается по направлению от синих к красным лучам солнечного спектра. А вот величина квантов и их энергетический потенциал изменяются при этом в противоположном направлении: кванты синих лучей значительно богаче энергией, чем кванты красных. Когда свет падает на молекулы хлорофилла, часть энергии квантов рассеивается в виде тепла, поэтому отраженные кванты несут меньший запас энергии, а длина волны света увеличивается, смещаясь в сторону длины волны красных лучей. Вот почему мы видим красное свечение при освещении хлорофилла белым светом, то есть совокупностью разных лучей солнечного спектра.

Любопытно в связи с этим отметить, что на прекрасных фресках гениального Андрея Рублева мы часто видим сочетание зеленого с красным: в складках зеленой одежды как бы скрываются красные отсветы.

Если вы имеете спектроскоп — несложный школьный прибор, в котором при помощи призмы видимый свет разлагается на составные компоненты, — то можно изучить спектр поглощения хлорофилла. Приложите пробирку с раствором хлорофилла к щели спектроскопа и загляните в окуляр, вы увидите мощную темную полосу поглощения в красной части спектра и менее выраженную в синей. Итак, хлорофилл поглощает красные и синие лучи спектра. А вот зеленые, беспрепятственно проходя через его раствор, сообщают ему свою окраску.

Отчего зависит зеленая окраска пигмента? Добавим в пробирку с вытяжкой хлорофилла несколько капель слабой соляной кислоты. Тотчас же окраска изменится на оливково-бурую. Что при этом произошло с хлорофиллом?

Уже давно установлено, что его молекула содержит атом магния. При взаимодействии с соляной кислотой он вытесняется из нее атомами водорода соляной кислоты. Можно предположить, что наличие атома магния и определяет зеленую окраску пигмента.

Теперь в ту же пробирку добавим небольшое количество ацетата меди или ацетата цинка и подогреем содержимое пробирки на спиртовке. Едва жидкость закипит, окраска раствора резко изменится — вместо оливково-бурой она вновь станет изумрудно-зеленой. Что же при этом произошло? В молекуле хлорофилла на место атома магния при взаимодействии с соляной кислотой встал водород.
В свою очередь, атомы водорода при добавлении ацетата меди или ацетата цинка и нагревании вытесняются атомами меди или цинка. Происходит восстановление металлоорганической связи. Следовательно, зеленая окраска хлорофилла определяется наличием в нем атома металла вне зависимости от того, будет ли это магний, медь или цинк.

Красный цвет — символ созидания

Если солнечный спектр, который мы наблюдаем в спектроскопе, спроектировать на экран, то можно изучать скорость фотосинтеза в разных лучах — синих, желтых, зеленых, красных.

Впервые интенсивность фотосинтеза в различных лучах спектра исследовал физик В. Добени. В 1836 году он сделал очень важное открытие: зеленый лист может осуществлять фотосинтез в отдельных лучах спектра, причем в зависимости от характера лучей он идет с неодинаковой скоростью. Но вот на вопрос, в каких именно лучах спектра фотосинтез протекает наиболее интенсивно, В. Добени ответил неправильно. И виной тому методические погрешности при проведении эксперимента. Во-первых, ученый получал те или иные лучи, пропуская солнечный свет через цветные стекла или окрашенные растворы. Во-вторых, он применял очень примитивный метод учета интенсивности фотосинтеза. Ученый поместил отрезок побега водного растения элодеи в пробирку с водой срезом вверх и считал, сколько пузырьков кислорода отрывается с поверхности среза за единицу времени. Добени пришел к выводу, что интенсивность фотосинтеза пропорциональна яркости света, а наиболее яркими лучами в то время считались желтые. Этой же точки зрения придерживались Джон Дрепер (1811—1882) и физиологи растений Ю. Сакс и В.
Пфеффер. В 1846 году Дрепер изучал интенсивность фотосинтеза в различных лучах спектра, испускаемых спектроскопом, и пришел к тому же заключению, что и Добени.

Между тем утверждение противоречило закону сохранения энергии. Ведь желтые лучи, как мы уже знаем, незначительно поглощаются хлорофиллом. Могут ли они быть главной движущей силой процесса фотосинтеза?

Такова была обстановка в области изучения фотосинтеза, когда к исследованиям в этой области приступил К. А. Тимирязев. Будучи последовательным материалистом, он утверждал, что яркость лучей зависит от субъективного восприятия света глазом (синие лучи кажутся нам неяркими, а желтые наоборот) и потому не может определять интенсивность усвоения углекислого газа зелеными растениями. Наиболее деятельными в процессе фотосинтеза могут быть только те лучи, которые поглощаются хлорофиллом.
Главной причиной ошибки Дрепера он считал недостаточную чистоту отдельных участков спектра, возникшую из-за широко открытой щели спектроскопа.
Увеличивать же щель спектроскопа приходилось для усиления интенсивности светового потока, иначе фотосинтез с помощью примитивных методов не обнаруживался. Для того чтобы иметь возможность работать с узкой щелью спектроскопа, необходимо было создать принципиально новые, значительно более чувствительные методы учета скорости этого процесса.
Сконструированные К. А. Тимирязевым приборы позволяли резко повысить точность исследований. В восьмидесятых годах прошлого столетия химик Пьер
Эжен Марсель Вертело говорил К. А. Тимирязеву, что каждый раз он привозит в
Париж новый метод анализа газов, в тысячу раз более усовершенствованный. С помощью этой аппаратуры К. А. Тимирязев убедительно показал, что наиболее активно фотосинтез идет в красных лучах спектра, которые, как уже отмечалось, интенсивнее других поглощаются хлорофиллом. По направлению к зеленой части спектра интенсивность фотосинтеза ослабевает. В зеленых лучах она минимальная. И это вполне понятно: ведь они хлорофиллом почти не поглощаются. В сине-фиолетовой части наблюдается новый подъем интенсивности фотосинтеза. Таким образом, Тимирязев установил, что максимум усвоения листом углекислого газа совпадает с максимумом поглощения света хлорофиллом. Иными словами, он впервые экспериментально доказал, что закон сохранения энергии справедлив и по отношению к фотосинтезу. Зеленый цвет растений отнюдь не случаен. В процессе эволюции они приспособились к поглощению именно тех лучей солнечного спектра, энергия которых наиболее полно используется в ходе фотосинтеза.

Современная наука подтвердила правильность взглядов К. А. Тимирязева относительно исключительной важности для фотосинтеза именно красных лучей солнечного спектра. Оказалось, что коэффициент использования красного света в ходе фотосинтеза выше, чем синих лучей, которые также поглощаются хлорофиллом.

Красные лучи, по представлениям К. А. Тимирязева, играют основополагающую роль в процессе мироздания и созидания жизни. В статье- притче «Красное знамя», написанной им в июне 1917 года, читаем: «Если красный цвет является фактическим признаком, выражением работоспособности света в творческом процессе созидания жизни, то не следует ли признать его самой подходящей эмблемой, выражением работоспособности света знания, света науки?». Интересно в связи с этим отметить, что в государстве древних инков
Тауантинсуйю красный цвет почитался священным.

О чем поведали меченые атомы!

Американский ученый Мэлвин Кальвин для изучения темновых реакций фотосинтеза, связанных с фиксацией и превращением углекислого газа, широко использовал метод меченых атомов.

Вещества, имеющие радиоактивную метку, по химическим свойствам практически не отличаются от обычных. Однако наличие радиоактивного атома позволяет проследить за судьбой молекулы, ее превращениями в другие соединения, ведь излучение, испускаемое меткой в ходе распада, может быть легко измерено с помощью приборов. М. Кальвин при изучении реакций фотосинтеза использовал также метод хроматографического разделения смеси соединений. Если каплю раствора, содержащего смесь разных молекул, нанести на хроматографическую бумагу, а конец ее поместить в соответствующий растворитель, то вещества придут в движение и каждое займет особую зону на хроматограмме. С помощью приборов легко можно найти места расположения радиоактивных соединений, перевести их в раствор и определить химическую природу. С помощью этого метода удалось выяснить, какие вещества и в какой последовательности образуются в зеленом листе на свету после введения меченого углекислого газа.

М. Кальвин избрал в качестве объекта исследования зеленую водоросль хлореллу. После кратковременного освещения в присутствии радиоактивного углекислого газа ее быстро убивали (фиксировали) горячим спиртом, чтобы приостановить протекающие в ней реакции. Затем спиртовую вытяжку концентрировали, разделяли на хроматограмме и проводили анализ на содержание различных радиоактивных соединений.

Достаточно пяти секунд пребывания в атмосфере углекислого газа, чтобы меченый углерод этого соединения оказывался в трехуглеродном органическом веществе под названием фосфоглицериновая кислота. Как оно образовалось?
Кальвин предположил, что углекислый газ присоединяется к некоему пятиуглеродному соединению. В результате возникает шестиуглеродное соединение, которое по причине своей нестойкости на хроматограммах не обнаруживается. Оно, едва возникнув, тотчас же распадается на две молекулы фосфоглицериновой кислоты.

Предположение М. Кальвина подтвердилось — углекислый газ действительно присоединяется к пятиуглеродному веществу под названием рибулезодифосфат.

Работы М Кальвина по выяснению сущности темповых реакций фотосинтеза — крупнейшее достижение современной физиологии растений. В 1961 году он был удостоен Нобелевской премии.

Зеленая электростанция

Существует еще один путь использования человеком солнечной энергии, усвоенной растениями, — непосредственная трансформация световой энергии в электрическую.

Выше мы проследили путь возбужденного квантом света электрона в ходе фотосинтеза. В настоящее время он изучен довольно детально. Именно способность хлорофилла под действием света отдавать и присоединять электроны лежит в основе работы генераторов, содержащих хлорофилл.

М. Кальвин, работы которого мы уже неоднократно упоминали, в 1972 году выдвинул идею создания фотоэлемента, в котором в качестве источника электрического тока служил бы хлорофилл, способный при освещении отнимать электроны от каких-то определенных веществ и передавать их другим. Кальвин использовал в качестве проводника, контактирующего с хлорофиллом, оксид цинка. При освещении этой системы в ней возникал электрический ток плотностью 0,1 микроампера на квадратный сантиметр. Этот фотоэлемент функционировал сравнительно недолго, поскольку хлорофилл быстро терял способность отдавать электроны.

Для продления времени действия фотоэлемента был использован дополнительный источник электронов — гидрохинон. В новой системе зеленый пигмент отдавал не только свои, но и электроны гидрохинона. Расчеты показывают, что такой фотоэлемент площадью 10 квадратных метров может обладать мощностью около киловатта.

Японский профессор Фудзио Такахаси для получения электроэнергии использовал хлорофилл, извлеченный из листьев шпината. Транзисторный приемник, к которому была присоединена солнечная батарейка, успешно работал. Кроме того, в Японии проводятся исследования по преобразованию солнечной энергии в электрическую с помощью цианобактерий, выращенных в питательной среде. Тонким слоем их наносят на прозрачный электрод из оксида цинка и вместе с противоэлектродом погружают в буферный раствор. Если теперь бактерии осветить, то в цепи возникнет электрический ток.

В 1973 году американцы У. Стокениус и Д. Остерхельт описали необычный белок из мембран фиолетовых бактерий, обитающих в соленых озерах
Калифорнийских пустынь. Его назвали бактериородопсином. Это вещество представляет собой белок, соединенный с каротиноидом (о каротиноидах мы поговорим ниже) ретиналем, состоящим из 20 углеродных атомов. Он похож на родопсин — пигмент сетчатки глаза позвоночных животных, что и определило его название. Белковая часть родопсина представлена полипептидной цепью умеренной длины, состоящей из 248 аминокислотных остатков, последовательность расположения которых в молекуле выяснена учеными.
Большой вклад в исследование структуры бактериородопсина внесли советские ученые, работавшие под руководством академика Ю. А. Овчинникова.

В конце 1973 года в АН СССР был разработан проект сравнительного изучения животного и бактериального пигментов, получивший название
«Родопсин». В 1978 году журнал «Биоорганическая химия» опубликовал статью, в которой излагалась последовательность расположения аминокислот в молекуле бактериородопсина. Лишь через год подобная работа была завершена в
США под руководством известного биохимика Г. Кораны.

Любопытно отметить, что бактериородопсин появляется в мембранах галобактерий при недостатке кислорода. Дефицит же кислорода в водоемах возникает в случае интенсивного развития галобактерий. С помощью бактериородопсина бактерии усваивают энергию Солнца, компенсируя тем самым возникший в результате прекращения дыхания дефицит энергии.

Бактериородопсин можно выделить из галобактерий, поместив эти соелюбивые создания, прекрасно чувствующие себя в насыщенном растворе поваренной соли, в воду. Тотчас же они переполняются водой и лопаются, при этом их содержимое смешивается с окружающей средой. И только мембраны, содержащие бактериородопсин, не разрушаются из-за прочной «упаковки» молекул пигмента, которые образуют белковые кристаллы (еще не зная структуры, ученые назвали их фиолетовыми бляшками). В них молекулы бактериородопсина объединены в триады, а триады — в правильные шестиугольники.

Поскольку бляшки значительно крупнее всех других компонентов галобактерий, их нетрудно выделить путем центрифугирования. После промывки центрифугата получается пастообразная масса фиолетового цвета. На 75 % она состоит из бактериородопсина и на 25 — из фосфолипидов, заполняющих промежутки между белковыми молекулами. Фосфолипиды — это молекулы жиров в соединении с остатками фосфорной кислоты. Другие вещества в центрифугате отсутствуют, что создает благоприятные условия для экспериментирования с бактериородопсином. К тому же это сложное соединение очень устойчиво к факторам внешней среды. Оно не утрачивает активности при нагревании до 100
°С и может храниться в холодильнике годами. Бактериородопсин устойчив к кислотам и различным окислителям. Причина его высокой устойчивости обусловлена тем, что эти гало-бактерии обитают в чрезвычайно суровых условиях — в насыщенных солевых растворах, какими, по существу, являются воды некоторых озер в зоне выжженных тропическим зноем пустынь. В такой чрезвычайно соленой, да к тому же еще и перегретой, среде организмы, обладающие обычными мембранами, существовать не могут. Это обстоятельство представляет большой интерес в связи с возможностью использования бактериородопсина в качестве трансформатора световой энергии в электрическую.

Если выпавший в осадок под воздействием ионов кальция бактериородопсин осветить, то с помощью вольтметра можно обнаружить наличие электрического потенциала на мембранах. Если выключить свет, он исчезает. Таким образом, ученые доказали, что бактериородопсин может функционировать как генератор электрического тока.

В лаборатории известного советского ученого, специалиста в области биоэнергетики В. П. Скулачева тщательно исследовались процесс встраивания бактериородопсина в плоскую мембрану и условия функционирования его в качестве светозависимого генератора электрического тока.

Позднее в этой же лаборатории были созданы электрические элементы, в которых использовались белковые генераторы электрического тока. В этих элементах имелись мембранные фильтры, пропитанные фосфолипидами с бактериородопсином и хлорофиллом. Ученые полагают, что подобные фильтры с белками-генераторами, соединенные последовательно, могут служить в качестве электрической батареи.

Исследования по прикладному использованию белков-генераторов, выполненные в лаборатории члена-корреспондента АН СССР В. П. Скулачева. привлекли к себе пристальное внимание ученых. В Калифорнийском университете создали такую же батарею, которая при однократном использовании в течение полутора часов заставляла светиться электрическую лампочку. Результаты экспериментов вселяют надежду, что фотоэлементы на основе бактериородопсина и хлорофилла найдут применение в качестве генераторов электрической энергии. Проведенные опыты — первый этап в создании новых видов фотоэлектрических и топливных элементов, способных трансформировать световую энергию с большой эффективностью.

Фотосинтез и урожай

Жизнь современного человека немыслима без выращивания различных культурных растений. Органические вещества, образуемые ими в ходе фотосинтеза, служат основой питания человека, производства лекарств, они нужны для изготовления бумаги, мебели, строительных материалов и т. п.

Культурные растения способны быстро размножаться, покрывать зеленым экраном своей листвы громадные площади, улавливать колоссальное количество солнечной энергии и образовывать великое множество разнообразных органических веществ. В результате фотосинтеза создается 95 % сухого вещества растений. Поэтому мы с полным правом можем утверждать, что управление этим процессом один из наиболее эффективных путей воздействия на продуктивность растении, на их урожай. Физиологи растений совершенно правильно считают, что основная задача работ в области фотосинтеза — сохранение и поддержание на более высоком уровне фотосинтетической деятельности естественной растительности Земли, максимальное повышение фотосинтетической продуктивности культурных растений.

Каковы же пути управления человеком фотосинтетической деятельностью растений?

Часто сдерживающим фактором фотосинтеза является недостаток углекислого газа. Обычно в воздухе присутствует около 0,03 % СО2. Однако над интенсивно фотосинтезирующим полем его содержание уменьшается иногда в три-четыре раза по сравнению с приведенной цифрой. Вполне естественно, что из-за этого фотосинтез тормозится. Между тем для получения среднего урожая сахарной свеклы один гектар ее посевов должен усваивать за сутки около 300—400 килограммов углекислого газа. Такое количество содержится в колоссальном объеме воздуха.

Опыты известного отечественного физиолога растений В. Н. Любименко показали. что увеличение количества углекислого газа в атмосфере до 1,5 % приводит к прямо пропорциональному возрастанию интенсивности фотосинтеза.
Таким образом, один из путей повышения продуктивности фотосинтеза — увеличение концентрации углекислого газа в воздухе.

Современный уровень технологии, в целом, позволяет решить эту задачу в глобальных масштабах. Однако весьма сомнительно, чтобы человек решился на практике осуществить этот проект. Дело в том, что более высокий уровень содержания углекислого газа в воздухе приведет к изменению теплового баланса планеты, к ее перегреву вследствие так называемого «парникового эффекта». «Парниковый эффект» обусловлен тем, что при наличии большого количества углекислого газа атмосфера начинает сильнее задерживать испускаемые поверхностью Земли тепловые лучи.

Перегрев планеты может привести к таянию льдов в полярных областях и в высокогорьях, к поднятию уровня Мирового океана, к сокращению площади суши, в том числе занятой культурной растительностью. Если учесть, что население
Земли увеличивается еженедельно на 1 миллион 400 тысяч человек, то понятна крайняя нежелательность таких изменений.

Человечество весьма обеспокоено естественным ростом концентрации углекислого газа в атмосфере, наблюдаемым в последние годы в результате интенсивного развития промышленности, автомобильного, железнодорожного и авиационного транспорта. Поэтому оно едва ли решится когда-либо сознательно стимулировать этот процесс в глобальных масштабах.

В теплицах и на поле увеличение содержания углекислого газа имеет важное значение для повышения урожайности культурных растений. С этой целью в теплицах сжигают опилки, раскладывают сухой лед на стеллажах, выпускают углекислый газ из баллонов. Основной способ повышения концентрации СО2 над полем — активизация жизнедеятельности почвенных микроорганизмов путем внесения в почву органических и минеральных удобрений. В процессе дыхания микробы выделяют большое количество углекислого газа. В последние годы для обогащения почвы и припочвенного воздуха СО2 поля стали поливать водой, насыщенной углекислым газом.

Другой путь преодоления отрицательного влияния низкой концентрации углекислого газа в атмосфере на урожай — распространение таких форм растений, которые очень интенсивно фотосинтезируют даже при ничтожно малом его содержании. Это — С4 — растения. У них рекордные показатели интенсивности фотосинтеза.

Распространение таких растений, дальнейшее изучение особенностей их фотосинтеза представляется весьма нужным и перспективным.

Растительность земного шара довольно неэффективно использует солнечную энергию. Коэффициент полезного действия у большинства дикорастущих растений составляет всего 0,2 %, у культурных он равен в среднем одному %. При оптимальном снабжении культурных растений водой, минеральными солями коэффициент полезного использования света повышается до четырех — шести %.
Теоретически же возможен КПД, равный восьми—десяти %. Сопоставление приведенных цифр говорит о больших возможностях в увеличении фотосинтетической продуктивности растений. Однако практическая их реализация встречает большие трудности.

Повысить эффективность использования солнечной энергии в ходе фотосинтеза можно, расположив растения на оптимальном расстоянии друг от друга. В изреженных посевах значительная часть света пропадет зря, а вот в загущенных растения затеняют друг друга, их стебли становятся длинными и ломкими, легко полегающими от дождя и ветра. В том и другом случае происходит снижение урожая. Вот почему очень важно выбрать для каждой культуры наиболее оптимальное расстояние. При этом следует учитывать, что оптимальная плотность посевов может быть различной в зависимости от обеспеченности растений водой, элементами минерального питания и от их особенностей. К сожалению, многие агрономы не принимают во внимание названные факторы, поэтому так медленно растет продуктивность наших полей.
Наиболее часто растения неэффективно фотосинтезируют из-за недостатка воды и элементов минерального питания. Если улучшить условия водоснабжения и питания, то размеры листовой поверхности увеличатся, а между ними и величиной урожая обычно существует прямая зависимость. Однако существует некоторый предел роста эффективности фотосинтеза, когда дальнейшее улучшение водоснабжения и минерального питания не дает результатов. Дело в том, что при определенном размере листовой поверхности (обычно, когда на 1 квадратный метр посевов приходится четыре-пять квадратных метров листьев) растения поглощают практически всю энергию света. Если же на единицу площади поля приходится еще большая поверхность листьев, то в результате затенения их друг другом растения вытянутся, интенсивность фотосинтеза уменьшится. Вот почему дальнейшее улучшение снабжения растений водой и элементами минерального питания неэффективно.

В чем же выход из создавшегося положения? Ученые полагают, что в выведении новых сортов культурных растений, отличающихся выгодным строением тела. В частности, они должны иметь компактную низкорослую крону, с вертикально ориентированными листьями, обладать крупными запасающими
(луковицы, клубни, корни, корневища) и репродуктивными (семена, плоды) органами.

На повышение плодородия почвы и улучшение водоснабжения эти сорта будут реагировать усилением интенсивности фотосинтеза, умеренным потреблением продуктов фотосинтеза (ассимилятов), на рост листьев и других вегетативных органов, а также активным использованием ассимилятов на формирование репродуктивных и запасающих органов.

Вот какие жесткие требования предъявляются теперь к науке, занимающейся выведением новых сортов культурных растений, — селекции. Из сказанного ясно, что без тесного сотрудничества селекционеров с физиологами растений создание перспективных сортов становится практически невозможным.

Селекционеры вывели сорта, отвечающие современным требованиям. Среди них — низкорослый рис, созданный в Международном институте риса в Маниле, хлопчатник Дуплекс, с вертикально ориентированными листьями, не затеняющими друг друга, карликовая пшеница мексиканской селекции. Эти сорта на фонах высокого плодородия дают в полтора раза более высокие урожаи, чем их предшественники. Однако это лишь один из путей увеличения фотосинтетической продуктивности растений. Дальнейшие усилия должны быть направлены на повышение активности самого фотосинтетического аппарата

Как известно, процесс фотосинтеза осуществляется в особых органоидах — хлоропластах. Здесь происходит множество реакций, прежде чем из углекислого газа и воды образуются молекулы органических веществ. Управлять этими процессами, безусловно, непросто, но возможно. Об этом свидетельствует тот факт, что интенсивность фотосинтеза у разных растений неодинакова. У одних листовая поверхность площадью в 1 квадратный дециметр усваивает за час от четырех до семи миллиграммов СО2, а у других — 60— 80 и даже 100, то есть в
20 раз больше! Растения неодинаково реагируют на его низкую концентрацию в воздухе, интенсивность освещения и т. д.

Изучение особенностей фотосинтеза у разных растений, безусловно, будет способствовать расширению возможностей человека в управлении их фотосинтетической деятельностью, продуктивностью и урожаем.

«Чародейкою зимою околдован, лес стоит…»

Совершенно безжизненным кажется нам зимний лес. В это время года у растений резко заторможен обмен веществ, интенсивность дыхания в 200— 400 раз меньше, чем летом, прекращается видимый рост. Однако процессы жизнедеятельности идут: крахмал превращается в сахара и жиры, сахара расходуются в процессе дыхания.

Ну а как насчет фотосинтеза? Разумеется, речь идет не о березе или лещине, которые сбросили свои листья еще осенью, а о хвойных деревьях и кустарниках, сохранивших свой фотосинтетический аппарат. В последние годы по этому вопросу получены очень интересные данные. Ученые установили, что озимые злаки, хвойные и некоторые лиственные вечнозеленые растения усваивают углекислый газ даже при температурах — 1… -5°С.

Использование метода меченых атомов позволило более детально прояснить этот вопрос. При понижении температуры до —12 °С скорость фотосинтеза у разных растений снижалась в 3—17 раз. Наиболее устойчивыми оказались ель обыкновенная, сосна обыкновенная, линнея северная — низкорослый лесной кустарничек из семейства жимолостных, лишайник леканора темная. Некоторые мхи продолжали усваивать углекислый газ даже при температуре —14°С, причем этот процесс шел успешно под сравнительно толстым снежным покровом, достигающим 26 сантиметров. Хотя интенсивность света, проходящего через такой слой снега, ослабевала приблизительно в 20 раз, скорость фотосинтеза у не покрытых и покрытых снегом растений почти одинаковая. Этот удивительный факт можно объяснить следующим образом: под снегом растения оказались в более благоприятных температурных условиях, которые и позволили компенсировать падение фотосинтеза, вызванное понижением освещенности.

Эти опыты убедительно показывают, что в условиях многомесячной зимы фотосинтез не только возможен, но и необходим для нормального энергообеспечения зимнезеленых растений.

Леса — легкие планеты!

Стало расхожим утверждение, что зеленые растения накапливают в атмосфере кислород. Нередко в научно-популярной литературе приходится встречать утверждения, будто гектар кукурузных посевов выделяет за год 15 тонн кислорода, что достаточно для дыхания 30 человек, а дерево средней величины обеспечивает трех человек и т. д. Леса называют легкими планеты…

На первый взгляд эти утверждения представляются убедительными, ведь в соответствии с уравнением фотосинтеза в ходе образования органических веществ зелеными растениями и в самом деле выделяется кислород, причем чем больше органического вещества образуется в процессе фотосинтеза, тем интенсивнее выделяется кислород.

Авторы подобных утверждений забывают, однако, что органические вещества кукурузы превратятся в углекислый газ в результате гниения и дыхания животных организмов. При поедании кукурузы животными или человеком некоторое количество органических веществ растения трансформируется в новые органические вещества животного организма, которые в конечном счете превращаются в углекислый газ при дыхании. Дыхание — процесс обратный фотосинтезу:

С6Н12О6 + 6О2 ( 6СО2 + бН2О.

Если при образовании 1 тонны органического вещества в ходе фотосинтеза выделилось п килограммов кислорода, то точно такое же его количество потребуется для последующего окисления этого вещества.

То же самое происходит и с деревом. Разница лишь в том, что, превратившись в какую-нибудь поделку (стол, шкаф, оконную раму и т.п.), оно может разрушаться в течение длительного времени. Но ведь и растет дерево сотни лет! А вот сгореть может в мгновение ока. При этом израсходуется почти столько кислорода, сколько дерево выделило за всю свою долгую жизнь.
Так накапливают ли кислород современные растения?

В атмосфере и гидросфере Земли содержится 1,5-1015 тонн кислорода.
Считается, что он — результат деятельности древних анаэробных автотрофных организмов, осуществлявшейся на протяжении длительного периода истории
Земли. Накопление кислорода на нашей планете стало мощным стимулом для появления принципиально новых организмов — аэробных, способных извлекать энергию из органических веществ в результате окислительных процессов с участием атмосферного кислорода.

Кислород, образуемый современной растительностью в ходе фотосинтеза, расходуется на дыхание самих растений (около 1/3), а также животных и человека, на аэробное разложение органических веществ микроорганизмами и на процессы горения различных веществ, то есть почти весь его объем, выделяемый наземной растительностью, расходуется и накопления в атмосфере фактически не происходит. К тому же суммарное количество кислорода, выделяемого за год лесами, по подсчетам специалистов, ничтожно мало по отношению к общему запасу его в атмосфере Земли, а именно около 1/22 000.
Таким образом, вклад наземных экосистем в баланс кислорода на нашей планете весьма незначителен. Возмещение кислорода, расходуемого на процессы горения, происходит главным образом за счет фитопланктона. Дело в том, что в достаточно глубоких водоемах отмершие организмы опускаются на такую глубину, где их разложение осуществляется анаэробным путем, то есть без поглощения кислорода.

Гидросфера оказывает влияние на баланс газов в атмосфере еще и потому, что в ней иное соотношение между азотом и кислородом. Если в атмосфере оно равно четырем, то в водоемах относительная доля кислорода примерно в два раза выше. Правда, интенсивное загрязнение морей и океанов создает угрозу возникновения в них анаэробных условий.

Так, например, по сравнению с 1900 годом в некоторых впадинах
Балтийского моря содержание кислорода резко сократилось, а местами он практически отсутствует.

Что касается атмосферы, то в ней, как показывают систематические наблюдения за концентрацией кислорода, проводимые с 1910 года, содержание этого газа практически не изменилось и равно 20,9488 % ± 0,0017. Это отнюдь не означает, что нам не следует заботиться о сохранении растительного покрова Земли. Темпы использования кислорода резко возросли.
По некоторым данным, за последние 50 лет было использовано его в % отношении столько же, сколько за последний миллион лет, то есть примерно
0,02 % атмосферного запаса. Человечеству в ближайшем будущем не угрожает кислородное голодание, тем не менее для сохранения стабильности газового состава атмосферы предстоит шире использовать водную, ветровую, ядерную и другие виды энергий.

Следует иметь в виду, что в последние годы много говорят и пишут об абиогенном происхождении кислорода атмосферы, исключающем участие живых организмов в этом процессе. Так, например, в верхних слоях атмосферы под действием жесткого ультрафиолетового излучения молекулы воды могут распадаться на водород и кислород. Водород, как более легкий газ, преодолевает притяжение Земли и уходит в космос. В среднем около 10 % появившегося в стратосфере водорода навсегда покидает нашу планету.
Следовательно, соответствующее количество кислорода, образовавшегося при фотолизе молекул воды, остается без «напарника» и постепенно скапливается в атмосфере.

Другой возможный путь поступления в атмосферу абиогенного кислорода — извержение вулканов. Дело в том, что в газообразных выделениях вулканов кислорода довольно много, иногда до 12— 15 % (после исключения паров воды и кислотных газов).

Отметим, однако, что этот источник представляется все же не очень существенным. По крайней мере нужны весомые доказательства и точные расчеты вклада абиогенных источников в формирование атмосферы Земли, накопление в ней кислорода.

Что же касается фотосинтезирующих организмов, то их участие в накоплении кислорода очевидно. Если величину огромных запасов каменного угля и некоторых других горючих ископаемых (например, торфа), использованных человеком и находящихся еще в недрах Земли, подставить в уравнение фотосинтеза, то можно рассчитать, сколько кислорода поступило в атмосферу в результате жизнедеятельности растении, давших начало этим полезным ископаемым.

Следует также учесть всю биомассу существующих ныне растений, органическое вещество которых образовалось с выделением кислорода.

Но все это еще не самое главное. Первичные запасы кислорода не могли быть созданы современными растениями или деревьями каменноугольного периода, поскольку совершенно исключена, возможность их существования в атмосфере, лишенной его.

Сторонники абиогенного происхождения кислорода на Земле, люди, как правило, не искушенные в биологии, спрашивают: если сначала в атмосфере
Земли кислорода не было, то где же первые растения брали кислород для дыхания? При этом они полагают, что своим вопросом нанесли нокаутирующий удар ретроградам-биологам, придерживающимся традиционного взгляда на природу атмосферного кислорода. Между тем ученые никогда не рассматривали современную растительность в качестве источника накопления первичного кислорода. В книге Э. Броды «Эволюция биоэнергетических механизмов» обстоятельно проанализированы различные точки зрения по этому вопросу.
Автор пишет: «Никто не сомневается, что до появления у растений фотосинтеза содержание свободного кислорода было незначительным… Единственным источником свободного молекулярного кислорода был фотолиз водяных паров в высших слоях атмосферы, который протекал под действием солнечного коротковолнового ультрафиолета. Свободный водород, возникавший при этом, постепенно диссипировал в пространство, оставляя в атмосфере кислород…
Количество фотолитически образованного кислорода, несомненно, было гораздо ниже тех количеств кислорода, которые высвобождаются при фотосинтезе в наше время за тот же промежуток времени».

Уже в очень древних геологических слоях Земли обнаружены синезеленые водоросли (сейчас их чаще называют цианобактериями), которые и явились накопителями первичного кислорода в атмосфере Земли. Вполне естественно, что древние синезеленые водоросли не обладали способностью дышать и механизм распада органических веществ в их клетках напоминал процесс брожения.

В пользу того, что первоначально атмосфера Земли не имела кислорода, свидетельствует факт существования в природе анаэробных организмов.
Любопытно отметить, что многочисленные реакции обмена аэробных организмов, в том числе современных животныхи растений, включают большое количество реакции анаэробного распада веществ. Создается впечатление, что организмы, приспособившись изначально обходиться без кислорода, упорно сохраняют свою привычку.

Итак, первичные синезеленые водоросли образовали органические вещества и кислород. Разрушение органического вещества происходило в анаэробных
(бескислородных) условиях, что и привело к накоплению значительных количеств кислорода.

Что касается современной растительности, то, как уже отмечалось, ее вклад в пополнение кислородного запаса на Земле весьма незначителен, поскольку подавляющее большинство живых организмов окисляет органические вещества только с его помощью. При этом устанавливается относительное равновесие: сколько кислорода выделяется в ходе фотосинтеза, столько же его поглощается при окислении образованного органического вещества.

Из сказанного вовсе не следует, что нужно и дальше безжалостно вырубать на Земле леса, все равно, дескать, от них нет проку с точки зрения накопления кислорода. Напротив, нам следует предпринять все возможные меры к расширению площади зеленых насаждении. Дело в том, что в современную эпоху очень резко возросла роль растении в очистке природной среды от токсических примесей, выделяемых транспортом, заводами, фабриками и т. д.

«Лес, точно терем расписной, лиловый, золотой, багряный…»

Изменение окраски листьев — одна из первых примет осени. Много ярких красок в осеннем лесу! Березы, ясени и липы желтеют, розовеют листья бересклета, пунцово-красными становятся узорные листья рябины, оранжевыми и багряными листья осин. Чем же обусловлено это цветовое многообразие?

В листьях растений наряду с зеленым хлорофиллом содержатся другие пигменты. Для того чтобы убедиться в этом, проделаем простой опыт. Прежде всего приготовим вытяжку хлорофилла, как это было описано нами выше. Вместе с хлорофиллом в спирте находятся также желтые пигменты. Чтобы разделить их, небольшое количество спиртовой вытяжки (около двух миллилитров) нальем в пробирку, добавим две капли воды и около 4 миллилитров бензина. Вода вводится для того, чтобы легче происходило расслоение двух жидкостей.
Закрыв пробирку пробкой или пальцем, следует энергично встряхнуть ее.
Вскоре можно заметить, что нижний (спиртовой) слой окрасился в золотисто- желтый цвет, а верхний (бензиновый) — в изумрудно-зеленый. Зеленая окраска бензина объясняется тем, что хлорофилл лучше растворяется в бензине, нежели в спирте, поэтому при встряхивании он обычно полностью переходит в бензиновый слой.

Золотисто-желтая окраска спиртового слоя связана с присутствием ксантофилла, вещества, нерастворимого в бензине. Его формула С40Н5бО2. По химической природе ксантофилл близок к каротину, присутствующему в корнях моркови, — С40Н56, поэтому их объединяют в одну группу — каротиноидов. Но каротин также имеется в листьях зеленых растений, только он, как и хлорофилл, лучше растворяется в бензине, поэтому мы не видим его: интенсивно-зеленая окраска хлорофилла «забивает» желтый цвет каротина, и мы не различаем его, как ранее ксантофилл в спиртовой вытяжке. Чтобы увидеть каротин, нужно преобразовать зеленый пигмент в соединение, нерастворимое в бензине. Этого можно достигнуть с помощью щелочи. В пробирку, где произошло отделение ксантофилла, добавим кусочек щелочи (КОН или NаОН). Пробирку закроем пробкой и тщательно взболтаем ее содержимое. После расслоения жидкостей можно увидеть, что картина распределения пигментов изменилась: нижний спиртовой слои окрасился в зеленый цвет, а верхний — бензиновый — в желто-оранжевый, характерный для каротина.

Эти опыты наглядно свидетельствуют о том, что в зеленом листе одновременно с хлорофиллом присутствуют желтые пигменты — каротиноиды.

При наступлении холодов образования новых молекул хлорофилла не происходит, а старые быстро разрушаются. Каротиноиды же устойчивы к низким температурам, поэтому осенью эти пигменты становятся хорошо заметными. Они и придают листьям многих растений золотисто-желтый и оранжевый оттенок.

Каково же значение каротиноидов в жизни растений? Установлено, что эти пигменты защищают хлорофилл от разрушения светом. Кроме того, поглощая энергию синих лучей солнечного спектра, они передают ее на хлорофилл. Это позволяет зеленым растениям более эффективно использовать солнечную энергию для синтеза органического вещества.

Осенний лес окрашен, однако, не только в желтые тона. С чем связана лиловая и багряная окраска листьев? Наряду с хлорофиллом и каротиноидами в листьях растений имеются пигменты, которые носят название антоцианов. Они хорошо растворимы в воде и содержатся не в цитоплазме, а в клеточном соке вакуолей. Эти пигменты очень разнообразны по окраске, которая зависит в основном от кислотности клеточного сока. В этом легко убедиться на опыте.

Прежде всего приготовьте вытяжку антоцианов. С этой целью листья бересклета или какого-то другого растения, окрашенные осенью в красные или фиолетовые тона, измельчите ножницами, поместите в колбочку, прилейте воды и нагрейте на спиртовке Вскоре раствор станет красновато-синим от присутствия антоцианов. Полученную вытяжку пигментов налейте в две пробирки. В одну добавьте слабой соляной или уксусной кислоты, а в другую — раствор аммиака.

Под действием кислоты раствор станет розовым, тогда как в присутствии щелочи — в зависимости от количества и концентрации этой щелочи — зеленым, синим и желтым.

Антоцианы, как и каротиноиды, более устойчивы к низким температурам, чем хлорофилл. Поэтому они и обнаруживаются в листьях осенью. Исследователи установили, что образованию антоцианов способствуют высокое содержание
Сахаров в растительных тканях, сравнительно низкая температура и интенсивное освещение.

Увеличение содержания сахаров в осенних листьях происходит за счет гидролиза крахмала. Это имеет важное значение для транспортировки ценных питательных веществ из отмирающих листьев во внутренние части растений.
Ведь сам крахмал нетранспортабелен в растении. Однако скорость оттока образующихся в результате его гидролиза Сахаров из листьев при низких температурах невелика. Кроме того, при падении температуры ослабляется дыхание растений и, следовательно, лишь незначительное количество Сахаров подвергается окислению. Все эти факторы благоприятствуют накоплению в растительных тканях Сахаров, которые начинают использоваться в синтезе других веществ, в частности антоцианов.

О превращении избытка сахаров в антоцианы свидетельствуют и другие факты. Если у виноградной лозы путем кольцевания (удаление части коры в виде кольца) затруднить отток продуктов фотосинтеза, то листья, расположенные выше кольца, через две-три недели приобретают красный цвет из- за накопления антоцианов. При этом их образуется так много, что зеленая окраска хлорофилла становится незаметной.

То же самое наблюдается не только при понижении температуры или кольцевании, но и при недостатке фосфора. Если, например, томаты выращивать на питательном растворе, лишенном этого элемента, то нижняя часть листьев, а также стебли приобретают синий цвет. Дело в том, что при отсутствии фосфора в растениях не может осуществляться процесс окисления Сахаров без соединения с остатком фосфорной кислоты молекула сахара остается неактивной. Поэтому в растительных тканях происходит накопление избыточных количеств Сахаров, которые используются на синтез антоцианов. Увеличение содержания этих веществ ведет к посинению стеблей и листьев растений, испытывающих нехватку фосфора.

Образование антоцианов зависит также от интенсивности света. Если осенью внимательно приглядеться к яркой окраске деревьев и кустарников, то можно заметить, что багряный цвет имеют в основном те листья, которые лучше всего освещены. Раздвиньте пылающий огненными красками куст бересклета, и вы увидите внутри желтые, бледно-желтые и даже зеленые листья. Во время дождливой и облачной осени листва дольше сохраняется на деревьях, однако она не так ярка из-за недостатка солнца. Преобладают желтые тона, обусловленные присутствием каротиноидов, а не антоцианов.

Низкая температура также способствует образованию антоцианов. Если стоит теплая погода, то лес изменяет свою окраску медленно, но едва ударит морозец, как сразу запылают осины и клены.

М. М. Пришвин в миниатюре «Светильники осени» писал: «В темных лесах загорелись светильники осени, иной лист на темном фоне так ярко горит, что даже больно смотреть. Липа стоит уже вся черная, но один яркий лист ее остался, висит, как фонарь, на невидимой нити и светит».

Радуга флоры

Уж коли мы заговорили о пигментах растений, следует рассказать и о причинах разнообразия окраски цветков.

Зачем цветкам их яркая, сочная окраска? В конечном счете для того, чтобы привлечь к себе насекомых-опылителей. Многие растения опыляются лишь определенными видами насекомых, поэтому окраска цветков часто зависит от того, для каких именно насекомых предназначены цветовые сигналы. Дело в том, что в отношении цвета насекомые бывают довольно капризны. Скажем, пчелы, шмели, осы предпочитают розовые, фиолетовые и синие цветки, а около
. желтых обычно толкутся мухи. Красный же цвет многие насекомые, наделенные не слишком совершенным зрением, путают с темно-серым. Поэтому в наших широтах чисто-красные цветки довольно редки. Исключение — мак, но и его лепестки имеют примесь желтого цвета; обычно именно этот оттенок и замечают пчелы. Лучше других насекомых красный цвет различают бабочки — они-то, как правило, и опыляют красные цветки наших широт, например гвоздики. А вот среди тропических растений красный цвет более распространен, и отчасти это связано с тем, что опыляют их цветки не насекомые, а птицы: колибри или нектарницы, у которых зрение более развито.

Бывает, что у одного и того же растения окраска цветков с возрастом изменяется. Это хорошо заметно у ранневесеннего растения медуницы: розовый цвет ее молодых цветков сменяется по мере старения синим. Старые цветки медуницы пчелы уже не посещают: они, как правило, опылены и нектара не содержат. И в этом случае смена окраски служит сигналом для насекомых — не теряйте времени даром!

А вот у гилии (США) — красивого растения из семейства синюховых, родственницы флоксов, произрастающей в горах штата Аризона (США), цветки первоначально имеют алый цвет, который, как уже отметили, привлекает птиц. Но когда колибри покидают горы, гилия меняет окраску вновь появляющихся цветков: они становятся бледно-красными или даже белыми.

Окраска большинства цветков определяется присутствием различных пигментов. Самые распространенные — каротиноиды, растворимые в жирах соединения: каротин, его изомеры и производные. В растворе все они имеют бледно-желтую, оранжевую или светло-красную окраску. Названия каротиноидов, содержащихся только в цветках, столь же красивы, как и придаваемая ими окраска: эшшольксантин, пе-талоксантин, газанияксантин, ауроксантин, хризантемаксантин, рубихром…

Наряду с каротиноидами окраску цветков определяют и антоцианы. Оттенки этих пигментов очень разнообразны — от розового до черно-фиолетового.
Несмотря на такое цветовое многообразие, все антоцианы устроены по одному типу — они представляют собой гликозиды, то есть соединения сахара с неуглеводной частью, так называемым агликоном. Примером может служить красящее вещество, содержащееся в цветках василька,— антоцианин. Его агликон — цианидин — один из самых распространенных, образуется в результате отщепления двух молекул глюкозы от антоциана.

Как уже говорилось, антоциановые пигменты могут изменять свою окраску в зависимости от кислотности среды. Вспомните два вида герани, распространенной в средней полосе: герань лесную и герань луговую. У лесной лепестки розовые или лиловые, а у луговой — синие. Различие в цвете обусловлено тем, что сок герани лесной более кислый. Если приготовить водную вытяжку из лепестков герани либо лесной, либо луговой — и изменить ее кислотность, то в кислой среде раствор станет розовым, а в щелочной — синим.

Такую же операцию можно проделать и над целым растением. Если цветущую фиалку поместить под стеклянный колпак рядом с блюдцем, куда налит нашатырный спирт (он при испарении выделяет аммиак), то ее лепестки станут зелеными; а если вместо нашатырного спирта в блюдце будет дымящаяся соляная кислота, они окрасятся в красный цвет.

Мы уже говорили, что одно и то же растение медуницы может иметь цветки разной окраски: розовые — молодые и синие — старые. Посинение лепестков по мере их старения можно объяснить индикаторными свойствами антоцианов.
Клеточный сок растения, в котором растворен пигмент, имеет кислую реакцию, а цитоплазма — щелочную. Вакуоли с клеточным соком отделены от цитоплазмы мембраной, которая обычно непроницаема для антоцианов. Однако с возрастом в мембране возникают дефекты, и в результате пигмент начинает проникать из вакуолей в цитоплазму. А поскольку реакция здесь иная, меняется и окраска цветков.

Чтобы убедиться в справедливости этой точки зрения, возьмите ярко- красный лепесток какого-то растения, например герани, розы, и раздавите его между пальцами. При этом также произойдет смешение содержимого цитоплазмы и вакуоли, в результате лепесток в месте повреждения посинеет.

Впрочем, было бы неправильно связывать окраску антоцианов лишь с их индикаторными свойствами. Исследования последних лет показали, что она определяется и некоторыми другими факторами. Цвет антоциановых пигментов может меняться, например, в зависимости от того, с какими ионами они находятся в комплексе. При взаимодействии с ионами калия комплекс приобретает пурпурную окраску, а с ионами кальция или магния — синюю. Если срезать цветущий колокольчик и поместить его в раствор, содержащий ионы алюминия, то лепестки посинеют. То же самое наблюдается, если соединить растворы антоцианина и соли алюминия.

Многим читателям, возможно, знаком роман Александра Дюма «Черный тюльпан», в котором в остросюжетной форме рассказывается о выведении сорта тюльпана необычного черного цвета. Вот как описывает его автор романа:
«Тюльпан был прекрасен, чудесен, великолепен; стебель его восемнадцати дюймов вышины. Он стройно вытягивался кверху между четырьмя зелеными гладкими, ровными, как стрела, листьями. Цветок его был сплошь черным и блестел, как янтарь».

Почти пять веков преследовали неудачи садоводов, пытавшихся вывести черный тюльпан. И вот, Фризский институт цветоводства в Гааге сделал официальное заявление о том, что в Голландии черный тюльпан получен в результате последовательного скрещивания двух сортов — «Царица ночи» и
«Венский вальс». В работе принимали участие шесть голландских исследовательских центров. Полученный цветок идеален по своим классическим размерам.

Садоводы стремятся создать также черные розы. Выведены такие сорта, которые при неярком освещении действительно кажутся черными (на самом деле они темно-красного цвета). На Гавайских островах растут дикие черные розы.

В честь бессмертного произведения Гете «Фауст» садоводы создали сорт анютиных глазок черного цвета под названием «Доктор Фауст». Анютины глазки, как известно, были любимыми цветами- великого немецкого поэта и ботаника.

Черная или почти черная окраска цветков обусловлена присутствием в околоцветнике антоцианов. Кроме каротиноидов и антоцианов, лепесткам могут придавать окраску и другие вещества, в том числе флавоны и флавонолы. А какой пигмент окрашивает в молочный цвет вишневые сады, превращает в снежно- белые сугробы кусты черемухи? Оказывается, никаких белых пигментов в их лепестках нет. Белый цвет придает им… воздух. Если рассмотреть под микроскопом лепесток черемухи или любого другого белого цветка, то можно увидеть множество прозрачных и бесцветных клеток, разделенных обширными пустыми промежутками. Именно благодаря этим заполненным воздухом межклетникам лепестки сильно отражают свет и потому кажутся белыми. А если раздавить такой лепесток между пальцами, то на месте сдав-ливания появится прозрачное пятно: здесь воздух будет вытеснен из межклетников.

И все же в природе есть белая краска, например, ею окрашена в нарядный белый цвет кора нашей любимой березы. Это красящее вещество так и называется — бетулин, от латинского названия березы — Betula.

Заблуждаются те, кто считает, что береза — единственное растение с белой корой. Это не так. В Австралии произрастает эвкалипт затопляемый. Он назван так потому, что растет в руслах пересыхающих рек и в сезон дождей оказывается стоящим в воде. Стволы этих эвкалиптов имеют чисто-белый цвет, эффектно выделяющийся на фоне окружающих зеленых зарослей.

У треххвойной сосны Бунге также белая кора. Это редкий вид, встречающийся в природе в основном в горах Центрального Китая. Растение разводится по всей стране возле дворцов и храмов. Белоствольные сосны производят неизгладимое впечатление.

Еще много интересного можно было бы рассказать об окраске растений и о растительных пигментах, которые давно привлекают внимание исследователей всего мира. Более 30 лет назад известный индийский ученый Т. Р. Сешадри, много занимавшийся изучением природных красящих веществ, писал: «Музыка красок более сложна и изменчива по своей природе, нежели музыка звуков.
Возможно даже, что в действительности она еще более утонченна, чем мы предполагаем…»

Зеленые животные — реальность или фантазия!

В произведениях фантастического жанра нередко можно прочитать о человекоподобных существах зеленого цвета. Зеленая окраска этих организмов, обусловленная хлорофиллом, позволяет им самостоятельно синтезировать органические вещества из неорганических за счет энергии света. Возможно ли такое в природе?

Прежде всего следует заметить, что на Земле имеются животные, питающиеся подобным образом. Например, хорошо известная всем биологам эвглена зеленая, часто встречающаяся в застоявшихся лужах. Ботаники считают эвглену водорослью, а зоологи до сих пор по традиции относят ее к животным.
В чем дело?

Эвглена свободно передвигается в воде при помощи жгутика. Такой способ передвижения характерен как для ряда простейших животных, так и для некоторых ботанических объектов, например зооспор отдельных видов водорослей. Эвглена содержит хлорофилл, поэтому при интенсивном ее размножении вода в лужах приобретает изумрудно-зеленую окраску. Наличие хлорофилла позволяет ей питаться углекислым газом подобно всем зеленым растениям. Однако, если водоросль перенести в воду, содержащую некоторые органические вещества, то она теряет зеленую окраску и начинает, подобно животным, питаться готовыми органическими веществами.

Эвглену все-таки нельзя назвать типичным животным, поэтому поищем других представителей. питающихся, подобно растениям, при помощи хлорофилла.

Еще в середине XIX века немецкий зоолог Т. Зибольд обнаружил в телах пресноводной гидры и некоторых червей хлорофилл. Позднее он был найден в организмах и других животных: гидроидных полипов, медуз, кораллов, губок. коловраток, моллюсков. Выяснено, что некоторые морские брюхоногие моллюски, питающиеся сифоновыми водорослями, не переваривают хлоропласты этих растений, а длительное время содержат их в организме в функционально- активном состоянии. Хлоропласты сифоновых водорослей кодиума хрупкого и кодиума паутинистого , попадая в организм моллюсков, не перевариваются, а остаются в нем.

Попытки освободить моллюсков от хлоропластов, поместив их в темноту на полтора месяца, оказались безуспешными, равно как и выведение их из яиц.
Бесхлоропластные личинки моллюсков погибали на ранней стадии развития.

Внутри животной клетки хлоропласты плотно упакованы и занимают значительный объем. Благодаря им моллюски, не имеющие раковины, оказываются окрашенными в интенсивно зеленый цвет.

Почему же сифоновые водоросли «полюбились» моллюскам? Дело в том. что в отличие от других зеленых водорослей они не имеют клеточного строения. Их крупное, часто причудливое по форме тела представляет собой одну гигантскую
«клетку». Слово «клетка» я взял в кавычки не случайно. Хотя клеточные стенки в теле сифоновых водорослей отсутствуют, вряд ли можно назвать их одноклеточными организмами, скорее это конгломерат не вполне разделившихся клеток. Подтверждением тому служит наличие не одного, а множества клеточных ядер. Такое строение назвали сифонным, а сами водоросли — сифоновыми.
Отсутствие клеточных стенок, безусловно, облегчает процесс поглощения водоросли животными клетками.

Ну а каковы хлоропласты этого растения? В теле водоросли содержатся один или несколько хлоропластов. Если их много, они имеют дисковидную или веретеновидную форму. Одиночные обладают сетчатым строением. Ученые считают, что сетчатая структура создается в результате соединения мелких хлоропластов друг с другом.

Многие ученые наблюдали усвоение углекислого газа хлоропластами, находящимися в животных клетках. У свежесобранных моллюсков, элизии зеленой интенсивность фотосинтетического усвоения углекислого газа составляла
55—67 % величины, определенной для неповрежденной водоросли кодиума хрупкого, из которого моллюсками были «приобретены» хлоропласты. Любопытно, что и содержание хлорофилла на 1 грамм сырой массы ткани у водоросли и животного было сходным.

Благодаря фотосинтезу моллюски фиксировали углекислый газ на протяжении всех 93 дней опыта. Правда, скорость фотосинтеза постепенно ослабевала и к концу эксперимента составляла 20—40 % от первоначальной.

В 1971 году ученые наблюдали выделение кислорода в ходе фотосинтеза хлоропластов, налюдящихся в клетках тридакны. Тридакны—типичные обитатели тропических морей. Особенно широко они распространены на коралловых рифах
Индийского и Тихого океанов. Великаном среди моллюсков выглядит тридакна гигантская, достигающая иногда длины 1,4 метра и общей массы 200 килограммов. Тридакны интересны для нас своим симбиозом с одноклеточными водорослями. Обычно они так располагаются на дне, чтобы их полупрозрачная мантия, выступающая между створками раковины, была обращена вверх и сильно освещалась солнцем. В ее межклеточном пространстве в большом количестве поселяются зеленые водоросли. Несмотря на значительные размеры, моллюск питается только теми веществами, которые вырабатывают водоросли-симбионты.

В Средиземном море и у берегов Франции в Атлантике встречается червь конволюта, у которого под кожным покровом также обитают зеленые водоросли, осуществляющие синтез органических веществ из неорганических. Благодаря активности своих «квартирантов» червь не нуждается в дополнительных источниках пиши, поэтому желудочно-кишечный тракт у него атрофировался.

Во время отлива множество конволют покидает свои норы для того, чтобы принять солнечные ванны. В это время водоросли под их кожей интенсивно фотосинтезируют. Некоторые виды этих червей находятся в полной зависимости от своих поселенцев. Так, если молодой червь не «заразится» водорослями, то погибнет от голода. В свою очередь водоросли, поселившиеся в теле конволюты, теряют способность к существованию вне его организма.
«Заражение» происходит с помощью «свежих», не живших еще в симбиозе с червями водорослей в момент, когда личинки червя выходят из яиц. Эти водоросли, по всей вероятности, привлекаются какими-то веществами, выделяемыми яйцами червей.

В связи с рассмотрением вопроса функционирования хлоропластов в клетках животных чрезвычайно большой интерес представляют опыты американского биохимика М. Насса, в которых было показано, что хлоропласты сифоновой водоросли каулерпы, харовой водоросли нителлы, шпината и африканской фиалки захватываются клетками соединительной ткани
(так называемыми фибробластами) мышей. Обычно в фибробластах, заглотавших инородное тело (этот процесс ученые называют фагоцитозом), вокруг поглощенной частицы образуется вакуоль. Постепенно чужеродное тело переваривается и рассасывается — исчезает. Когда же в клетки ввели хлоропласты, вакуоли не возникали, а фибробласты даже не пытались их переварить.

Пластиды сохраняли свою структуру и способность к фотосинтезу на протяжении трех недель. Клетки, ставшие из-за их присутствия зелеными, нормально делились. При этом хлоропласты стихийно распределялись по дочерним клеткам. Пластиды, находившиеся в фибропластах около двух дней, а затем вновь выделенные, оставались неповрежденными. Они усваивали углекислый газ с такой же скоростью, с какой фотосинтезировали свежие хлоропласты, выделенные из растений.

Предположим, что в ходе эволюции возникнут такие существа или их обнаружат на других планетах. Какими они должны быть? Ученые полагают, что в таком животном хлорофилл будет сосредоточен в коже, куда свободно проникает свет, необходимый как для синтеза зеленого пигмента, так и для образования органических веществ. «Зеленый человек» должен делать кое-что наоборот: днем, подобно сказочному королю, ходить в невидимой для всех одежде, а ночью, напротив, одеваться, чтобы согреться.

Проблема заключается в том, сможет ли такой организм получать с помощью фотосинтеза достаточно пищи. Исходя из максимально возможной интенсивности фотосинтеза растений в самых благоприятных условиях существования, можно подсчитать, сколько органического вещества сможет образовать зеленая кожа этого человека. Если принять, что 1 квадратный дециметр зеленого растения за 1 час синтезирует 20 миллиграммов Сахаров, то 170 квадратных дециметров человеческой кожи, доступной солнечным лучам, смогут образовать за это время 3,4 грамма. За 12-часовой день количество органического вещества составит 40,8 грамма. В этой массе будет концентрироваться около 153 калорий энергии. Такого количества явно недостаточно для удовлетворения энергетических потребностей человеческого организма, которые составляют
2000—4000 калорий в сутки.

Примем во внимание, что «зеленому человеку» не нужно думать о пропитании и быть слишком деятельным, поскольку пища сама поступает в его организм из хлоропластов кожи. Нетрудно прийти к заключению, что отсутствие физической нагрузки и малоподвижный образ жизни сделают его похожим на обычное растение. Иначе говоря, «зеленого человека» весьма трудно будет отличить от опунции.

Расчеты исследователей показывают: для того, чтобы образовать достаточное количество органического вещества, «зеленый человек» в ходе эволюции должен в 20 раз увеличить поверхность своей кожи. Это может произойти за счет возрастания числа складок и отростков. Для этого ему необходимо будет обзавестись подобием листьев. Если это произойдет, то он станет совсем малоподвижным и еще более похожим на растение.

Таким образом, существование крупных фотосинтезирующих животных и человека на Земле и в космосе едва ли возможно. Ученые полагают, что в любой биологической системе, хотя бы отдаленно напоминающей биосферу Земли, обязательно должны существовать растительноподобные организмы, обеспечивающие пищей и энергией как самих себя, так и животных.

Заключение

Во второй половине XIX столетия было установлено, что энергия солнечного света усваивается и трансформируется при помощи зеленого пигмента хлорофилла.

На основе проведенных опытов можно сказать что, зеленая окраска хлорофилла определяется наличием в нем атома металла вне зависимости от того, будет ли это магний, медь или цинк.

Современная наука подтвердила правильность взглядов К. А. Тимирязева относительно исключительной важности для фотосинтеза именно красных лучей солнечного спектра. Оказалось, что коэффициент использования красного света в ходе фотосинтеза выше, чем синих лучей, которые также поглощаются хлорофиллом. Красные лучи, по представлениям К. А. Тимирязева, играют основополагающую роль в процессе мироздания и созидания жизни.

Как известно растения поглащают углекислый газ, который присоединяется к пятиуглеродному веществу под названием рибулезодифосфат, где потом он в дальнешем участвует во многих других реакциях.

Изучение особенностей фотосинтеза у разных растений, безусловно, будет способствовать расширению возможностей человека в управлении их фотосинтетической деятельностью, продуктивностью и урожаем. В целом фотосинтез это один из основополагающих процессов жизни, на котором основана большая часть современной растительной фауны на поверхности земли.

Список использованных источников

1. Б. Дижур «Зеленая лаборатория» — М.: Детгиз, 1954.
2. Артамонов В. И. «Занимательная физиология растений». – М.:

Агропромиздат, 1991
3. Сергеев И. И. «История фотосинтеза». – М.: Наука, 1989
4. Пчелов А. М. «Природа и ее жизнь». – Л.: Жизнь, 1990
————————
[1] Б. Дижур. Зеленая лаборатория. — М.: Детгиз, 1954. С. 6.

Реферат: Великий вклад Г.Менделя в развитие экспериментальной генетики

Великий вклад Г.Менделя в развитие экспериментальной генетики

Реферат выполнил Кутафин Владимир Петрович, гр. 931а

Тюменская Государственная Сельскохозяйственная Академия

Зооинженерный факультет

Отделение «Водные биоресурсы и аквакультура»

Кафедра аквакультуры

Тюмень 2004

Введение

Генетика – область биологии, изучающая наследственность и изменчивость. Человек всегда стремился управлять живой природой: структурно-функциональной организацией живых существ, их индивидуальным развитием, адаптацией к окружающей среде, регуляцией численности и т. д. Генетика ближе всего подошла к решению этих задач, вскрыв многие закономерности наследственности и изменчивости живых организмов и поставив их на службу человеческому обществу. Этим объясняется ключевое положение генетики среди других биологических дисциплин.

Человеком давно отмечены три явления, относящиеся к наследственности: во-первых, сходство признаков потомков и родителей; во-вторых, отличия некоторых (иногда многих) признаков потомков от соответствующих родительских признаков; в-третьих, возникновение в потомстве признаков, которые были лишь у далеких предков. Преемственность признаков между поколениями обеспечивается процессом оплодотворения. С незапамятных времен человек стихийно использовал свойства наследственности в практических целях – для выведения сортов культурных растений и пород домашних животных.

Первые идеи о механизме наследственности высказали еще древнегреческие ученые Демокрит, Гиппократ, Платон, Аристотель. Автор первой научной теории эволюции Ж.-Б. Ламарк воспользовался идеями древнегреческих ученых для объяснения постулированного им на рубеже XVIII-XIX вв. принципа передачи приобретенных в течение жизни индивидуума новых признаков потомству. Ч. Дарвин выдвинул теорию пангенезиса, объяснявшую наследование приобретенных признаков. Законы наследственности, открытые Г. Менделем, заложили основы становления генетики как самостоятельной науки.

Как всё начиналось

В начале ХIХ  века, в 1822 году, в Австрийской Моравии, в деревушке Ханцендорф, в крестьянской семье родился мальчик. Он был вторым ребёнком в семье. При рождении его назвали Иоганном, фамилия отца бала Мендель.

Жилось нелегко, ребенка не баловали. С детства Иоганн привык к крестьянскому труду и полюбил его, в особенности садоводство и пчеловодство. Как пригодились ему навыки, приобретённые в детстве.

Выдающиеся способности обнаружились у мальчика рано. Менделю было 11 лет, когда его перевели из деревенской школы в четырехклассное училище ближайшего городка. Он и там сразу проявил себя и уже через год оказался в гимназии, в городе Опаве.

Платить за учебу и содержать сына родителям было трудно. А тут ещё обрушилось на семью несчастье: отец тяжело пострадал – ему на грудь упало бревно. В 1840 Иоганн окончил гимназию и параллельно – школу кандидатов в учителя.

Несмотря на трудности, Мендель продолжает учебу. Теперь уже в философских классах в городе Оломеуц.  Тут учат не только философии, но и математике, физике – предметам, без которых Мендель, биолог в душе, не мыслил дальнейшей жизни. Биология и математика! В наши дни это сочетание неразрывно, но в 19 веке казалось нелепым. Именно Мендель был первым, кто продолжил в биологии широкую колею для математических методов.

Он продолжает учиться, но жизнь тяжела, и вот настают дни, когда по собственному признанию Менделя, “дальше переносить подобное напряжение не под силу”. И тогда в его жизни наступает переломный момент: Мендель становится монахом. Он отнюдь не скрывает причин, толкнувших его на этот шаг. В автобиографии пишет: “Оказался вынужденным занять положение, освобождающее от забот о пропитании”. Не правда ли, откровенно? И при этом ни слова о религии, боге. Неодолимая тяга к науке, стремление к знаниям, а вовсе не приверженность к религиозной доктрине привели Менделя в монастырь. Ему исполнился 21 год. Постригавшиеся в монахи в знак отрешения от мира принимали новое имя. Иоганн стал Грегором.

Был период, когда его сделали священником. Совсем недолгий период. Утешать страждущих, снаряжать в последний путь умирающих. Не очень – то это нравилось Менделю. И он делает все, чтобы освободиться от неприятных обязанностей.

Иное дело учительство. Мендель преподавал в городской школе, не имея диплома учителя, и преподавал хорошо. Его бывшие ученики с теплотой вспоминают о нем – сердечном, благожелательном, умном, увлеченном своим предметом.

Интересно, что Мендель дважды сдавал экзамен на звание учителя и … дважды проваливался! А ведь он был образованнейшим человеком. Нечего говорить о биологии, классиком  которой  Мендель вскоре стал, он был высокоодаренный математик, очень любил физику и отлично знал её.

Провалы на экзаменах не мешали его преподавательской деятельности. В городском училище Брно Менделя-учителя очень ценили. И он преподавал, не имея диплома.

В жизни Менделя были годы, когда он превращался в затворника. Но не перед иконами склонял он колена, а… перед грядками с горохом.  С утра и до самого вечера трудился он в маленьком монастырском садике(35 метров длины и 7 метров ширины). Здесь с 1854 по 1863 год провел Мендель свои классические опыты, результаты которых не устарели по сей  день. Своим научными успехами Г.Мендель обязан также и необычайно удачным выбором объекта исследований. Всего в четырёх поколениях гороха он обследовал 20 тысяч потомков.

Около 10 лет шли опыты по скрещиванию гороха. Каждую весну Мендель высаживал растения на своем участке. Доклад “Опыты над растительными гибридами”, который был прочитан брюнским естествоиспытателям в 1865 году, оказался неожиданностью даже для друзей.

Горох был удобен  по различным соображениям. Потомство этого растения обладает рядом чётко различимых признаков — зелёный или жёлтый цвет семядолей, гладкие или, напротив, морщинистые семена, вздутые или перетянутые бобы, длинная или короткая стеблевая ось соцветия и так далее. Переходных, половинчатых «смазанных» признаков не было. Всякий раз можно было уверенно говорить «да» или «нет», «или — или», иметь дело с альтернативой. А потому и оспаривать выводы Менделя, сомневаться в них не приходилось. И все положения теории Менделя уже никем не были опровергнуты и по заслугам стали частью золотого фонда науки.

Классические законы Г.Менделя

Основные законы наследуемости были описаны чешским монахом Грегором Менделем более века назад, когда он преподавал физику и естественную историю в средней школе г. Брюнна (г. Брно).

Мендель занимался селекционированием гороха, и именно гороху, научной удаче и строгости опытов Менделя мы обязаны открытием основных законов наследуемости: закона единообразия гибридов первого поколения, закона расщепления и закона независимого комбинирования.

Некоторые исследователи выделяют не три, а два закона Менделя. При этом некоторые ученые объединяют первый и второй законы, считая, что первый закон является частью второго и описывает генотипы и фенотипы потомков первого поколения (F1). Другие исследователи объединяют в один второй и третий законы, полагая, что «закон независимого комбинирования» есть в сущности «закон независимости расщепления», протекающего одновременно по разным парам аллелей. Однако в отечественной литературе речь идет о трех законах Менделя.

Г. Мендель не был пионером в области изучения результатов скрещивания растений. Такие эксперименты проводились и до него, с той лишь разницей, что скрещивались растения разных видов. Потомки подобного скрещивания (поколение F1) были стерильны, и, следовательно, оплодотворения и развития гибридов второго поколения (при описании селекционных экспериментов второе поколение обозначается F2) не происходило. Другой особенностью доменделевских работ было то, что большинство признаков, исследуемых в разных экспериментах по скрещиванию, были сложны как по типу наследования, так и с точки зрения их фенотипического выражения. Гениальность Менделя заключалась в том, что в своих экспериментах он не повторил ошибок предшественников. Как писала английская исследовательница Ш. Ауэрбах, «успех работы Менделя по сравнению с исследованиями его предшественников объясняется тем, что он обладал двумя существенными качествами, необходимыми для ученого: способностью задавать природе нужный вопрос и способностью правильно истолковывать ответ природы». Во-первых, в качестве экспериментальных растений Мендель использовал разные сорта декоративного гороха внутри одного рода Pisum. Поэтому растения, развившиеся в результате подобного скрещивания, были способны к воспроизводству. Во-вторых, в качестве экспериментальных признаков Мендель выбрал простые качественные признаки типа «или /или» (например, кожура горошины может быть либо гладкой, либо сморщенной), которые, как потом выяснилось, контролируются одним геном. В-третьих, подлинная удача Менделя заключалось в том, что выбранные им признаки контролировались генами, содержавшими истинно доминантные аллели. И, наконец, интуиция подсказала Менделю, что все категории семян всех гибридных поколений следует точно, вплоть до последней горошины, пересчитывать, не ограничиваясь общими утверждениями, суммирующими только наиболее характерные результаты (скажем, таких–то семян больше, чем таких-то).

Мендель экспериментировал с 22 разновидностями гороха, отличавшимися друг от друга по 7 признакам (цвет, текстура семян и т.д.). Свою работу Мендель вел восемь лет, изучил 20 000 растений гороха. Все формы гороха, которые он исследовал, были представителями чистых линий; результаты скрещивания таких растений между собой всегда были одинаковы. Результаты работы Мендель привел в статье 1865 г., которая стала краеугольным камнем генетики. Трудно сказать, что заслуживает большего восхищения в нем и его работе – строгость проведения экспериментов, четкость изложения результатов, совершенное знание экспериментального материала или знание работ его предшественников.

Первый закон единобразия гибридов первого поколения

Данный закон утверждает, что скрещивание особей, различающихся по данному признаку (гомозиготных по разным аллелям), дает генетически однородное потомство (поколение F1), все особи которого гетерозиготны. Все гибриды F1 могут иметь при этом либо фенотип одного из родителей (полное доминирование), как в опытах Менделя, либо, как было обнаружено позднее, промежуточный фенотип (неполное доминирование). В дальнейшем выяснилось, что гибриды первого поколения F1, могут проявить признаки обоих родителей (кодоминирование). Этот закон основан на том, что при скрещивании двух гомозиготных по разным аллелям форм (АА и aа) все их потомки одинаковы по генотипу (гетерозиготны – Аа), а значит, и по фенотипу.

Второй закон расщепления

Этот закон называют законом (независимого) расщепления. Суть его состоит в следующем. Когда у организма, гетерозиготного по исследуемому признаку, формируются половые клетки – гаметы, то одна их половина несет один аллель данного гена, а вторая – другой. Поэтому при скрещивании таких гибридов F1 между собой среди гибридов второго поколения F2 в определенных соотношениях появляются особи с фенотипами, как исходных родительских форм, так и F1.

В основе этого закона лежит закономерное поведение пары гомологичных хромосом (с аллелями А и а), которое обеспечивает образование у гибридов F1 гамет двух типов, в результате чего среди гибридов F2 выявляются особи трех возможных генотипов в соотношении 1АА: 2 Аа: 1аа. Иными словами, «внуки» исходных форм – двух гомозигот, фенотипически отличных друг от друга, дают расщепление по фенотипу в соответствии со вторым законом Менделя.

Однако это соотношение может меняться в зависимости от типа наследования. Так, в случае полного доминирования выделяются 75% особей с доминантным и 25% с рецессивным признаком, т.е. два фенотипа в отношении 3:1. При неполном доминировании и кодоминировании 50% гибридов второго поколения (F2) имеют фенотип гибридов первого поколения и по 25% – фенотипы исходных родительских форм, т. е. наблюдается расщепление 1:2:1 .

Третий закон независимого комбинирования (наследования) признаков

Этот закон говорит о том, что каждая пара альтернативных признаков ведет себя в ряду поколений независимо друг от друга, в результате чего среди потомков первого поколения (т.е. в поколении F2) в определенном соотношении появляются особи с новыми (по сравнению с родительскими) комбинациями признаков. Например, в случае полного доминирования при скрещивании исходных форм, различающихся по двум признакам, в следующем поколении (F2) выявляются особи с четырьмя фенотипами в соотношении 9:3:3:1. При этом два фенотипа имеют «родительские» сочетания признаков, а оставшиеся два – новые. Данный закон основан на независимом поведении (расщеплении) нескольких пар гомологичных хромосом. Так, при дигибридном скрещивании это приводит к образованию у гибридов первого поколения (F 1) 4 типов гамет (АВ, Ав, аВ, ав), а после образования зигот – к закономерному расщеплению по генотипу и, соответственно, по фенотипу в следующем поколении (F2).

Парадоксально, но в современной науке огромное внимание уделяется не столько самому третьему закону Менделя в его исходной формулировке, сколько исключениям из него. Закон независимого комбинирования не соблюдается в том случае, если гены, контролирующие изучаемые признаки, сцеплены, т.е. располагаются по соседству друг с другом на одной и той же хромосоме и передаются по наследству как связанная пара элементов, а не как отдельные элементы. Научная интуиция Менделя подсказала ему, какие признаки должны быть выбраны для его дигибридных экспериментов, – он выбрал несцепленные признаки. Если бы он случайно выбрал признаки, контролируемые сцепленными генами, то его результаты были бы иными, поскольку сцепленные признаки наследуются не независимо друг от друга.

С чем же связана важность исключений из закона Менделя о независимом комбинировании? Дело в том, что именно эти исключения позволяют определять хромосомные координаты генов (так называемый локус).

В случаях когда наследуемость определенной пары генов не подчиняется третьему закону Менделя, вероятнее всего эти гены наследуются вместе и, следовательно, располагаются на хромосоме в непосредственной близости друг от друга. Зависимое наследование генов называется сцеплением, а статистический метод, используемый для анализа такого наследования, называется методом сцепления. Однако при определенных условиях закономерности наследования сцепленных генов нарушаются. Основная причина этих нарушений – явление кроссинговера, приводящего к перекомбинации (рекомбинации) генов. Биологическая основа рекомбинации заключается в том, что в процессе образования гамет гомологичные хромосомы, прежде чем разъединиться, обмениваются своими участками.

Кроссинговер – процесс вероятностный, а вероятность того, произойдет или не произойдет разрыв хромосомы на данном конкретном участке, определяется рядом факторов, в частности физическим расстоянием между двумя локусами одной и той же хромосомы. Кроссинговер может произойти и между соседними локусами, однако его вероятность значительно меньше вероятности разрыва (приводящего к обмену участками) между локусами с большим расстоянием между ними.

Данная закономерность используется при составлении генетических карт хромосом (картировании). Расстояние между двумя локусами оценивается путем подсчета количества рекомбинаций на 100 гамет. Это расстояние считается единицей измерения длины гена и называется сентиморганом в честь генетика Т. Моргана, впервые описавшего группы сцепленных генов у плодовой мушки дрозофилы – любимого объекта генетиков. Если два локуса находятся на значительном расстоянии друг от друга, то разрыв между ними будет происходить так же часто, как при расположении этих локусов на разных хромосомах.

Используя закономерности реорганизации генетического материала в процессе рекомбинации, ученые разработали статистический метод анализа, называемый анализом сцепления.

Условия существования законов

Законы Менделя в их классической форме действуют при наличии определенных условий. К ним относятся:

1) гомозиготность исходных скрещиваемых форм;

2) образование гамет гибридов всех возможных типов в равных соотношениях (обеспечивается правильным течением мейоза; одинаковой жизнеспособностью гамет всех типов; равной вероятностью встречи любых гамет при оплодотворении);

3) одинаковая жизнеспособность зигот всех типов.

Нарушение этих условий может приводить либо к отсутствию расщепления во втором поколении, либо к расщеплению в первом поколении; либо к искажению соотношения различных генотипов и фенотипов. Законы Менделя имеют универсальный характер для всех диплоидных организмов, размножающихся половым способом. В целом они справедливы для аутосомных генов с полной пенетрантностью (100%-ой частотой проявления анализируемого признака; 100%-ая пенетрантность подразумевает, что признак выражен у всех носителей аллеля, детерминирующего развитие этого признака) и постоянной экспрессивностью (т.е. постоянной степенью выраженности признака); постоянная экспрессивность подразумевает, что фенотипическая выраженность признака одинакова или примерно одинакова у всех носителей аллеля, детерминирующего развитие этого признака.

Признание законов Менделя

Великие открытия часто признаются не сразу. Хотя труды Общества, где была опубликована статья Менделя, поступили в 120 научных библиотек, а Мендель дополнительно разослал 40 оттисков, его работа имела лишь один благосклонный отклик – от К. Негели, профессора ботаники из Мюнхена. Негели сам занимался гибридизацией, ввел термин «модификация» и выдвинул умозрительную теорию наследственности. Однако он усомнился в том, что выявленные на горохе законы имеет всеобщий характер и посоветовал повторить опыты на других видах. Мендель почтительно согласился с этим. Но его попытка повторить на ястребинке, с которой работал Негели, полученные на горохе результаты оказалась неудачной. Лишь спустя десятилетия стало ясно почему. Семена у ястребинки образуются партеногенетически, без участия полового размножения. Наблюдались и другие исключения из принципов Менделя, которые нашли истолкование гораздо позднее. В этом частично заключается причина холодного приема его работы. Начиная с 1900 г., после практически одновременной публикации статей трех ботаников – Х. Де Фриза, К. Корренса и Э. Чермака-Зейзенегга, независимо подтвердивших данные Менделя собственными опытами, произошел мгновенный взрыв признания его работы. 1900 считается годом рождения генетики.

Вокруг парадоксальной судьбы открытия и переоткрытия законов Менделя создан красивый миф о том, что его работа оставалась совсем неизвестной и на нее лишь случайно и независимо, спустя 35 лет, натолкнулись три переоткрывателя. На самом деле, работа Менделя цитировалась около 15 раз в сводке о растительных гибридах 1881 г., о ней знали ботаники. Более того, как выяснилось недавно при анализе рабочих тетрадей К. Корренса, он еще в 1896 г. читал статью Менделя и даже сделал ее реферат, но не понял в то время ее глубинного смысла и забыл.

Стиль проведения опытов и изложения результатов в классической статье Менделя делают весьма вероятным предположение, к которому в 1936г. пришел английский математический статистик и генетик Р.Э. Фишер: Мендель сначала интуитивно проник в «душу фактов» и затем спланировал серию многолетних опытов так, чтобы озарившая его идея выявилась наилучшим образом. Красота и строгость числовых соотношений форм при расщеплении (3:1 или 9:3:3:1), гармония, в которую удалось уложить хаос фактов в области наследственной изменчивости, возможность делать предсказания — все это внутренне убеждало Менделя во всеобщем характере найденных им на горохе законов. Оставалось убедить научное сообщество. Но эта задача столь же трудна, сколь и само открытие. Ведь знание фактов еще не означает их понимания. Крупное открытие всегда связано с личностным знанием, ощущениями красоты и целостности, основанных на интуитивных и эмоциональных компонентах. Этот внерациональный вид знания передать другим людям трудно, ибо с их стороны нужны усилия и такая же интуиция.

Значение работ Менделя для развития генетики

В 1863 г. Мендель закончил эксперименты и в 1865 г. на двух заседаниях Брюннского общества естествоиспытателей доложил результаты своей работы. В 1866 г. в трудах общества вышла его статья «Опыты над растительными гибридами», которая заложила основы генетики как самостоятельной науки. Это редкий в истории знаний случай, когда одна статья знаменует собой рождение новой научной дисциплины. Почему принято так считать?

Работы по гибридизации растений и изучению наследования признаков в потомстве гибридов проводились десятилетия до Менделя в разных странах и селекционерами, и ботаниками. Были замечены и описаны факты доминирования, расщепления и комбинирования признаков, особенно в опытах французского ботаника Ш. Нодена. Даже Дарвин, скрещивая разновидности львиного зева, отличные по структуре цветка, получил во втором поколении соотношение форм, близкое к известному менделевскому расщеплению 3:1, но увидел в этом лишь «капризную игру сил наследственности». Разнообразие взятых в опыты видов и форм растений увеличивало количество высказываний, но уменьшало их обоснованность. Смысл или «душа фактов» (выражение Анри Пуанкаре) оставались до Менделя туманными.

Совсем иные следствия вытекали из семилетней работы Менделя, по праву составляющей фундамент генетики. Во-первых, он создал научные принципы описания и исследования гибридов и их потомства (какие формы брать в скрещивание, как вести анализ в первом и втором поколении). Мендель разработал и применил алгебраическую систему символов и обозначений признаков, что представляло собой важное концептуальное нововведение. Во-вторых, Мендель сформулировал два основных принципа, или закона наследования признаков в ряду поколений, позволяющие делать предсказания. Наконец, Мендель в неявной форме высказал идею дискретности и бинарности наследственных задатков: каждый признак контролируется материнской и отцовской парой задатков (или генов, как их потом стали называть), которые через родительские половые клетки передаются гибридам и никуда не исчезают. Задатки признаков не влияют друг на друга, но расходятся при образовании половых клеток и затем свободно комбинируются у потомков (законы расщепления и комбинирования признаков). Парность задатков, парность хромосом, двойная спираль ДНК – вот логическое следствие и магистральный путь развития генетики ХХ века на основе идей Менделя.

Название новой науки – генетика (лат. «относящийся к происхожде-нию, рождению») – было предложено в 1906 г. английским ученым В.Бэтсоном. Датчанин В. Иоганнсен в 1909 г. утвердил в биологической литературе такие принципиально важные понятия, как ген (греч.  «род, рождение, происхождение»), генотип и фенотип. На этом этапе истории генетики была принята и получила дальнейшее развитие менделевская, по существу умозрительная, концепция гена как материальной единицы наследственности, ответственной за передачу отдельных признаков в ряду поколений организмов. Тогда же голландский ученый Г. де Фриз (1901) выдвинул теорию изменчивости, основанную на представлении о скачкообразности изменений наследственных свойств в результате мутаций.

Работами Т.Г. Моргана и его школы в США (А. Стертевант, Г. Меллер, К. Бриджес), выполненными в 1910-1925 гг., была создана хромосомная теория наследственности, согласно которой гены являются дискретными элементами нитевидных структур клеточного ядра – хромосом. Были составлены первые генетические карты хромосом плодовой мушки, ставшей к тому времени основным объектом генетики. Хромосомная теория наследственности прочно опиралась не только на генетические данные, но и на наблюдения о поведении хромосом в митозе и мейозе, о роли ядра в наследственности. Успехи генетики в значительной мере определяются тем, что она опирается на собственный метод – гибридологический анализ, основы которого заложил Мендель.

Заключение

Менделевская теория наследственности, т.е. совокупность представ-лений о наследственных детерминантах и характере их передачи от родителей к потомкам, по своему смыслу прямо противоположна доменделевским теориям, в частности теории пангенезиса, предложенной Дарвином. В соответствии с этой теорией признаки родителей прямо, т.е. от всех частей организма, передаются потомству. Поэтому характер признака потомка должен прямо зависеть от свойств родителя. Это полностью противоречит выводам, сделанным Менделем: детерминанты наследственности, т.е. гены, присутствуют в организме относительно независимо от него самого. Характер признаков (фенотип) определяется их случайным сочетанием. Они не модифицируются какими-либо частями организма и находятся в отношениях доминантности-рецессивности. Таким образом, менделевская теория наследственности противостоит идее наследования приобретенных в течение индивидуального развития признаков.

Опыты Менделя послужили основой для развития современной генетики – науки, изучающей два основных свойства организма – наследственность и изменчивость. Ему удалось выявить закономерности наследования благодаря принципиально новым методическим подходам:

1) Мендель удачно выбрал объект исследования;

2) он проводил анализ наследования отдельных признаков в потомстве скрещиваемых растений, отличающихся по одной, двум и трем парам контрастных альтернативных признаков. В каждом поколении велся учет отдельно по каждой паре этих признаков;

3) он не просто зафиксировал полученные результаты, но и провел их математическую обработку.

Перечисленные простые приемы исследования составили принципиально новый, гибридологический метод изучения наследования, ставший основой дальнейших исследований в генетике.

Список литературы

Алиханян С.И., Акифьев А.П., Чернин Л.С. Общая генетика: Учеб. – М.: Высш. шк., 1985 г.

Гайсинович А.Е. Зарождение и развитие генетики. – М.: Высш. шк., 1988г.

Горелов А.А. Концепции современного естествознания. – М.: Владос, 2000 г.

Концепции современного естествознания / Под ред. В.Н. Лавриненко, В.П. Ратникова. – М.: ЮНИТИ, 2000 г.

Концепции современного естествознания / Самыгин С.И. и др. – Ростов н/Д.: Феникс, 1997 г.

Лемеза Н.А., Камлюк Л.В., Лисов Н.Д. Биология в экзаменационных вопросах и ответах. – М.: Рольф, Айрис-пресс, 1998 г.

Равич-Щербо И.В., Марютина Т.М., Григоренко Е.Л. Психогенетика: Учеб. / Под ред. И.В. Равич-Щербо. — М.: Аспект-Пресс, 2000 г.

Рузавин Г.И. Концепции современного естествознания: Курс лекций. – М.: Проект, 2002 г.

Реферат: Электрические сигналы у высших растений

Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарева

Факультет: Биологический
Кафедра: Ботаники и физиологии растений

РЕФЕРАТ

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СИГНАЛЫ У ВЫСШИХ РАСТЕНИЙ

Выполнил: студент

301гр. Хохлов Н.А.

Проверил: профессор

Зауралов О.А.

Саранск 1999

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СИГHАЛЫ У ВЫСШИХ РАСТЕHИЙ

В.А. Опритов

Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского

Введение

Чем отличаются растения от животных? На этот вопрос биолог даст развернутый ответ, приведя ряд особенностей, свойственных только растениям.
Это фотосинтез, кутикулярная и устьичная транспирация (испарение воды), передвижение веществ на далекие расстояния по специализированным проводящим тканям и т.д. Неискущенный наблюдатель отметит, пожалуй, лишь одну наиболее яpкую особенность- животные обладают чувствительностью и активно pеагиpуют на внешние воздействия. Растения, как правило, ведут неподвижный или малоподвижный образ жизни и внешне не проявляют быстрых реакций на действие раздражителей. В настоящей статье мы хотим показать, что это не так. Растениям, по видимому, свойственна элементарная чувствительность, в осуществлении которой важную роль играет электрический тип сигнализации. По общим признакам он очень напоминает электрические процессы в нерве во время распространения нервного импульса.

КОГДА ВОЗНИКАЮТ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СИГНАЛЫ У РАСТЕНИЙ?

Возьмём какое-либо высшее pастение (напpимеp, тыкву), поднесём к кончику листа зажжённую спичку и слегка подпалим его. Мыуже заранее можем сказать, что растение внешне никак не прореагирует на такое воздействие.
Однако если предварительно мы подведём к стеблю растения два электрода и соединим их с усилителем и самописцем, то, к своему удивлению, увидим, что спустя короткоевремя после нанесения раздражения прибор зарегистрирует электрический импульс, который распространяется от листа к корням и является сигналом о внешнем воздействии. Аналогичный электрический импульс, но распространяющийся от корней к листьям, можно наблюдать, если, например, подействовать на корни 0.1 н KCl. возникает он и при действии раздражителя на другие органы растения (стебли, усики, и т.д.). Набор раздражителей, вызывающих появление электрическогосигнала, весьма разнообразен. Это может быть изменение температуры, механическое воздействие, облучение участка растения светом различного спектрального состава, и т.д. При этом было бы неверно думать, что растения обладают меньшей способнностью реагировать на внешний стимул, чем животные. Наоборот, в ряде случаев клетки растений способны отвечать генерацией электрических сигналов на такие воздействия, которые кажутся чрезвычайно слабыми. Например, отрезок волоса весом всего
0.000822 мг при соприкосновении с щупальцем росянки вызывает ответную биоэлектрическую реакцию и заметное движение щупальца. В наших опытах понижение температуры от 23°С всего на 1-2°С вызвало генерацию распространяющихся электрических сигналов в стебле тыквы [4]. Таким образом, в естественной обстановке возникновение электрических сигналов у растений должно быть связано с действием не только сильных, повреждающих факторов, но и весьма слабых изменений в окружающей среде, которые постоянно наблюдаются в естественных условиях.

ТИПЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ У РАСТЕНИЙ

Удалось выявить по крайней мере три типа электрических сигналов, возникающих у растений в ответ на внешние воздействия.Первый тип — это потенциалы действия (ПД). Такое название этот тип электрических сигналов у растений получил благодаря тому, чтопо ряду признаков и механизму возникновения он соответствует ПД, возникающим в нервах животных. Пучек тыквы и аксона кальмара. Внешне они очень сходны и состоят из двух ветвей: восходящей (или фазы деполяризации,во время которой происходит уменьшение потенциала возбудимой мембраны) и нисходящей (или фазы реполяризации, в ходе которой мембранный потенциал восстанавливается до исходного уровня).
Амплитуда обоих ПД составляет несколько десятков милливольт. Их внешнее отличие состоит в том, что в нервном волокне процессы деполяризации — реполяризации происходят значительно быстрее, что связано с особенностями строения возбудимых мембран. По этому общаядлительность ПД в аксоне кальмара составляет всего несколько миллисекунд, в то время как длительность ПД в стебле тыквы достигает несколько секунд и даже десятков секунд.Второй тип электрических сигналов у высших растений — это так называемые вариабельные потенциалы (ВП), которые возникают при действии весьма сильных раздражителей (ожог, механическое повреждение ткани). Они лишь частично напоминают ПД. Как и у ПД у них чётко наблюдается фаза деполяризации. Однако фаза реполяризации очень растянута.
ВП имеет природу, несколько отличную от природы ПД. Наконец, с помощью специальной чувствительной техники у высших растений были зарегистрированы микроритмы, которые имеют очень небольшую амплитуду
(обычно несколько микровольт) и носят весьма нерегулярный характер.Природа микроритмов пока остаётся неясной. Из всех типов электрических сигналов у растений особое внимание уделяется ПД, поскольку его генерация и распространение представляют собой один из универсальных способов передачи информации о внешнем воздействии в живой природе.

ПУТИ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ПД В РАСТЕНИИ

Возникнув в той или иной части растения, ПД распространяется по нему обычно со скоростью нескольких сантиметров в 1 с (или в 1 мин.) и таким образом передают известие о внешнем раздражении. Как известно, у животных проводниками ПД являются нервные волокна. Их возникновение в ходе эволюции было большим шагом вперёд в развитии этих организмов. Есть ли что-то аналогичное нервам у высших растений? В поисках ответа на этот вопрос естественно обратить внимание на проводящие пучки (“жилки”), которые пронизывают все ткани и органы растения. Давно известно, что проводящие пучки служат для транспортировки по растению воды и питательных веществ. Но, может быть, они “по совместительству” могут служить каналом и для распространения ПД? Решение этого вопроса имеет принципиальное значение. Очень образно на этот счёт высказался К.Ф. Тимирязев, который отметил, что “если у растений подтвердится (предпологаемое некоторыми учёными) существование известных путей, по которым раздражение сообщается быстрее, чем по другим, то в них придётся признать нечто по крайней мере физиологически соответствующее нервам”. Д. Бос одним из первых экспериментально доказал причастность проводящих пучков высших растений к распространению ПД.Для этого он использовал разработанный им метод электродного зондирования. Суть метода состояла в том, что с помощью микровинтов в ткани растения погружали металлический микроэлектрод, который был соединён с измерительной установкой. Таким образом можно было отводить электрические сигналы от разных зон стебля или черешка. На основании этих опытов Д.Бос пришёл к выводу, что только в проводящих пучках происходит распространение ПД. При этом важно, что электрические импульсы распространяются не по крупным сосудам, а по мелким пучковым клеткам (мелким клеткам флоэмы и протоксилемы). Это свидетельствует о том, что каналы передвижения веществ и распространения электрических импульсов в проводящих пучках пространственно разделены. Следовательно, у растений, хотя и отсутствуют специальные образования (наподобие нервов), приспособленные только для проведения ПД, в проводящих пучках имеются особые ткани, выполняющие эту функцию.С помощью современных экспериментальных приёмов этот вопрос детально исследовали в нашей лаборатории. Применяя зондирование стебля тыквы микроэлектродом, мы установили, что в месте раздражения ПД возникают примерно одинаковой амплитуды не только в указанных выше мелких клетках пучка, но и в клетках окружающей его основной паренхимы. Однако на расстоянии от этого места
ПД регистрируются только в проводящих пучках. Таким образом, ПД генирируют как пучковые, так и внепучковые клетки, но проводить его могут только первые. Как было нами показано [4], причина этих различий лежит в особенностях межклеточных связей. У мелких пучковых клеток такие связи
(в частности, с помощью специальных пор-плазмодесм) выражены гораздо лучше, что и обеспечивает их лучшую способность проводить ПД.

МЕХАНИЗМЫ ГЕНЕРАЦИИ И РАСПРОСТРАНЕНИЯ ПД У РАСТЕНИЙ

Когда стало ясно, что ПД у высших растений — это весьма универсальное и широко распространённое явление, возник вопрос о том, что же они собой представляют. Конечно, они очень напоминают ПД нервов. Но, может, это сходство чисто внешнее? Ведь очень уж отличаются по образу жизни животные и растения. В нашей лаборатории мы специально исследовали этот вопрос.
Поскольку генерация ПД у животных связанно с передвижением через возбудимую мембрану ионов натрия и калия, то поведение ионов при генерации ПД у растений нас очень интересовало. Применяя различные методы исследования, в том числе и метод меченых атомов, мы показали, что, когда в растении генерируется ПД, так же как и в нерве, возникают ионные потоки (рис.3а).
Вначале под воздействием внешних раздражителей увеличивается проводимость мембраны для ионов кальция в результате открывания кальциевых каналов.
Ионы кальция входят внутрь проводящих ПД клеток, поскольку их больше во внешней среде. Войдя внутрь возбудимых клеток, они активируют хлорные каналы, которые открываются. Это приводит к возникновению направленного наружу потока ионов хлора, так как их концентрация выше внутри клеток.
Поток отрицательно заряженных ионов хлора наружу приводит к деполяризации мембраны, поскольку её внешняя сторона заряжена положительно, а внутренняя
— отрицательно. Возникает восходящая ветвь ПД. Деполяризация мембраны способствует открыванию калиевых каналов и возникновению направленного наружу потока ионов калия, которых, так же как и ионов хлора, больше внутри клетки, чем в наружной среде. Не трудно понять, что этот поток будет оказывать на мембранный потенциал реполяризующее действие, то есть приводить к восстановлению его исходного значения.

Нарисованная картина очень напоминает то, что происходит при генерации ПД в нерве, только вместо ионов натрия в качестве деполяризующего иона у высших растений выступают ионы хлора. Это представляется чрезвычайно важным заключением, поскольку свидетельствует об общности механизмов генерации
ПД в живой природе.Что касается механизма распространения ПД у растений, то он так же подобен таковому у животных. Деполяризация участка ткани в месте генерации ПД приводит к возникновению круговых местных токов, протекающих между деполяризованным возбуждённым участком ткани и соседними участками, где мембранный потенциал клеток сохраняет нормальный уровень. Эти токи деполяризуют соседние с возбуждённым участком области, что приводит к возникновению в них ПД и таким образом к его распространению от исходного места. Ярким подтверждением такого механизма являются опыты с изменением электропроводности окружающей среды. Если вокруг участка проводящего пучка растения поместить раствор вазелинового масла (непроводящая среда, препятствующая возникновению круговых токов), то, дойдя до этого места, ПД дальше не распространяется.

РОЛЬ ПД У ВЫСШИХ РАСТЕНИЙ

Мы подошли к одному из самых важных вопросов проблемы потенциалов действия у растений. Для чего нужна генерация ПД растениям? Может быть, она представляет собой свойство, которое когда-то было позаимствовано ими от предков, но в дальнейшем получило развитие только у одной весьма специфической группы насекомоядных растений, а у остальных растений никакой функциональной нагрузки не выполняет? Очевидно, что ответ на этот вопрос имеет большое принципиальное значение не только для понимания жизнедеятельности растений, но и в общебиологическом аспекте.

Полученные в настоящее время результаты позволяют утверждать, что у высших растений распространяющиеся ПД выполняют вполне определенную функциональную роль. Они служат наиболее быстрым сигналом об изменениях в среде их обитания. Однако при этом надо иметь в виду что у растений нет центральной нервной системы — этой «диспетчерской», откуда управляющие сигналы после поступления туда информации о внешнем раздражителе направляются к различным органам. У растений ПД сам несет в себе возможность непосредственно влиять на функции органов и тканей, по которым он распространяется. Это связано прежде всего с тем, что при прохождении ПД по данному участку ткани или в месте, до которого он дошел, сильно меняется ионный состав, в особенности содержание ионов калия и хлора, которые, как мы видели, выходят из возбудимых клеток при генерации импульса. В результате их концентрации в окружающих проводящий пучок тканях могут увеличиться. Меняется соотношение и других ионов, хотя и в меньшей степени.
В то же время известно, что уровень обменных процессов в ткани сильно зависит от ионного состава. Поэтому ПД в состоянии оказывать влияние на органы или ткани, по которым они распространяются или которых они достигают. При этом следует иметь в виду, что возникновение ПД в ответ на действие внешнего раздражителя неспеци- фично, то есть самые разные воздействия вызывают, как правило, однотипную электрическую реакцию. Кроме того, у растений обычно в ответ на действие раздражителя генерируются одиночные импульсы (в отличие от животных, у которых возникают ритмически повторяющиеся ПД). Исходя из этого можно заключить, что у высших растений распространяющиеся ПД не имеют специфической информационной нагрузки, а являются скорее сигналом о каком- то внешнем воздействии. Сам по себе ПД как сигнал неспецифичен, но в тканях и органах наряду с общими неспецифическими явлениями он вызывает изменение некоторых специфических процессов, свойственных данному органу (например, в листьях изменение фотосинтеза, в корнях усиление поглощения веществ и т.д.).
Сигнальная роль ПД проявляется прежде всего в ряде естественных процессов. Например, при попадании пыльцы на рыльце пестика в нем возникают многочисленные электрические импульсы, распространяющиеся по направлению к завязи. Это запускает цикл процессов, подготавливающих завязь к восприятию пыльцы и оплодотворению. ПД возникают и в усиках вьющихся растений при соприкосновении с механической опорой и, по-видимому, способствуют их лучшей ориентации в пространстве. При умеренных изменениях в состоянии окружающей среды также могут возникать ПД, причем они иногда генерируются в ответ на очень слабые воздействия (например, перепад температур всего 1 —
2°С). Генерация ПД растением в этом случае, казалось бы, лишена какого-либо смысла. Зачем применять экстренный тип сигнализации с помощью электрических сигналов на довольно слабые и не оказывающие существенного влияния внешние воздействия? Однако оказалось, что это не так. Для растения и в этом случае генерация электрических импульсов имеет определенный смысл, состоящий, как нам удалось показать, в своеобразном «предупреждении» его органов и тканей о вполне вероятных весьма существенных изменениях во внешних условиях.
Например, незначительный перепад температур в сторону охлаждения сам по себе может быть и незначим для растения, однако он может свидетельствовать о возможном предстоящем заметном понижении температуры окружающей среды.
«Предупреждающая» роль ПД сводится, как оказалось, к временному повышению устойчивости органов и тканей растения к неблагоприятным воздействиям. Это временное повышение устойчивости носит, по-видимому, неспецифический характер (то есть проявляется по отношению к разным воздействиям) и может рассматриваться как своеобразная предадаптация. Она служит как бы подготовкой к глубокой адаптации, если вслед за «предупреждением» действительно наступит усиление данного внешнего фактора (например, вслед за незначительным понижением температуры резкое похолодание) .
Таким образом, можно считать, что при действии слабых и умеренных раздражителей мы имеем дело с ролью ПД, которая связана с опережающим отражением действительности. Отсюда нами было сделано заключение, что растениям свойственна элементарная недифференцированная чувствительность.
При действии сильных раздражителей ПД выполняют роль первичной экстренной сигнальной связи, которая позволяет растению оперативно начать перестройку жизненных функций в экстраординарных условиях. Итак, по современным представлениям сигнальной функцииПД принадлежит вполне определённая роль в осуществлении быстрыхвзаимодействий высших растений с окружающей средой.

Список используемой литературы:

Соросовский образовательный журнал 1996г.(10)

В.А. Опритов ” ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СИГHАЛЫ У ВЫСШИХ РАСТЕHИЙ “

Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского

Реферат: Этология и социобиология

: ПРИЛОЖИМОСТЬ К ПОЛИТИЧЕСКОМУ ПОВЕДЕНИЮ

Биополитики посвящают себя не только исследованию эволюционной предыстории человеческого социума, запечатлённой в «памяти генов». Они также прилагают усилия к пониманию современного политического поведения индивидов и их групп, причем и эта грань биополитики также порождает социальные технологии. В разделах 3 и 4 мы фактически уже затронули такие биополитически важные направления современной биологии как этология (особенно социальная этология) и социобиология. В данном разделе будет дана более многосторонняя характеристика этих «поведенческих» наук в плане их использования в социально-политической сфере.

5.1. Кратко об этологии

Для целей настоящей книги достаточно упрощенно определить этологию как область биологии, ведающую поведением живых организмов (уточнения будут внесены чуть ниже). Поведение может быть определено как способ ответа организма на стимул извне; этот стимул может быть простым, как например запах пищи. В этом смысле можно сказать, что бактерия осуществляет «поведение», когда она движется в направлении более высокой концентрации сахара. Такое движение представляет собой очень примитивное поведение, но это один из вариантов простых реакций, которые соответствуют образу жизни бактерий и позволяют этим организмам жить и размножаться.

Что касается многоклеточных животных, то они распространились в различных средах обитания и встретились с разнообразными проблемами, решение которых было необходимо для выживания и воспроизводства. Нервная система и поведение координированно эволюционировали в сторону все большего усложнения. Поведение любого животного адаптировано (приспособлено) к его образу жизни. Периферическая и центральная нервная система воспринимают и перерабатывают информацию, вносимую внешними стимулами, и запускают реакции организма, которые мы наблюдаем как поведение.

Поведение животных можно объяснить двумя путями. Во-первых, мы можем задать вопрос о том, как это поведение реализуется, т. е. как органы чувств животного, его нервная система или внутренние процессы создают физиологические предпосылки для того или иного поведения. Таким путем мы исследуем проксимативные причины поведения. Для анализа проксимативных причин, или механизма поведения, мы можем измерять уровни гормонов или регистрировать электрические импульсы на нейронах. Но мы можем спросить, зачем изучаемое поведение возникло в ходе эволюции, т. е. какова его адаптивная ценность. Этот вопрос относится к исследованию ультимативных причин поведения. Исследование ультимативных (эволюционных) причин поведения может быть осуществлено путем, например, оценки его влияния на выживание животного или его плодовитость.

Этология достигла значительных успехов в последние годы, опираясь на классические исследования К. фон Фриша, К.Лоренца и Н.Тинбергена. Целый ряд исследований был посвящен ритуальному поведению (брачное, территориальное и игровое поведение). Этологическая школа К.Лоренца с самого начала уделяла значительное внимание социальным взаимодействиям между индивидами. Лоренц сумел показать, как эволюция формирует цепочки социальных связей, так что последовательность действий одного индивида коэволюционирует с ответными действиями другого (других). Атакующее движение из репертуара агрессивного поведения становится пусковым механизмом для, на первый взгляд, неуместных поведенческих реакций других индивидов, например, для ритуалов ухаживания за особью противоположного пола. Популярность работ Лоренца усилила интерес к ритуальным сигналам доминирования и подчинения, которые регулируют многие социальные взаимодействия у позвоночных животных.

На протяжении ХХ века существовало также поведенческое исследовательское направление под названием «бихевиоризм». Характерной для раннего бихевиоризма (например, для работ Дж. Уотсона и Б. Скиннера, начиная с 10-20-х годов ХХ века) была так называемая модель «чёрного ящика»: живое существо уподоблялось автомату, дававшему на каждый предложенный экспериментатором стимул (С) вполне определённый ответ (О, модель стимул—ответ, С—О). Под влиянием работ И. Павлова упор делали на рафлекторное, отвечающее внешнему раздражителю, поведение.

Такие исследования наталкивались на объективные трудности: далеко не всякое поведение может быть изменено или вызвано заново воздействием извне (путем подкрепления), многие его формы имеют жестко запрограммированную наследственную компоненту. Именно по контрасту с бихевиоризмом многие этологи определяют свою науку как в первую очередь как изучение поведения в естественных условиях (с акцентом на врожденные формы и механизмы поведения), хотя на деле они ныне проводят лабораторные эксперименты, отдают дань влиянию обучения на поведение. Во второй половине ХХ века бихевиоризм уступает место бихевиорализму, признающему, что, в отличие от робота, организм реагирует на один и тот же стимул по-разному, в зависимости от своего внутреннего состояния (В). Постулируется модель стимул—внутреннее состояние организма—ответ (С—В—О). Так, голодная чайка реагирует на предложенную пищу, а сытая – отворачивается от нее. Бихевиорализм фактически приближается по методологии к этологии в ее современных модификациях, которую мы здесь в основном и рассматриваем.

Начиная с первой половины ХХ века имела распространение также зоопсихология (сравнительная психология), характеризовавшаяся первоначально во многом упрощенческим, механистическим подходом к поведению животных как к комбинации условных и безусловных рефлексов. Ныне зоопсихология переживает переосмысление как современная наука, вобравшая в себя все достижения этологии. Развивается, конечно, и сама этология. Современная этология вобрала в себя полезные подходы к исследованию обучения, творчества, мышления животных, развитые в русле бихевиоризма, бихевиорализма, зоопсихологии и др. смежных исследова­тельских направлений

Этологический подход, исходно примененный к позвоночным животным и некоторым беспозвоночным (например, членистоногим, моллюскам, иглокожим), был постепенно распространен по эволюционной лестнице:

«Вниз», в сторону более примитивных форм живого. Ныне говорят об этологии простейших и даже бактерий, имея в виду исследование имеющихся у них поведенческих реакций, которые носят как индивидуальный (избегание бактерией вредного химического вещества), так и коллективный, «социальный», характер (например, агрегация бактериальных клеток в ответ на выработку феромона). «Вверх», на вид Homo sapiens, что имеет очевидное биополитическое значение. Формируется этология человека как исследование человеческих взаимодействий в повседневной жизни и кросс-культурный анализ поведенческих тенденций, их непосредственных механизмов. Кросс-культурный (англ. cross-culture) анализ основан на сопоставлении поведения у представителей различных культур человеческого общества с преимущественным вниманиям к совпадающим или очень сходным у всех культур элементам и репертуарам поведения (поведенческим универсалиям, см. Бутовская, 1999). Так, И. Айбль-Айбесфельдт исследовал улыбку как компонент поведения, характерный и для бушмена, и для папуаса, и для европейца (и даже для шимпанзе и мартышки). В такой интерпретации этология человека почти синонимична поведенческой антропологии как науке о взаимодействии биологического и социального в поведении человека. Этология человека включает, по мысли некоторых ученых, особый, наиболее тесно связанный с биополитикой раздел, специально исследующий поведение индивидов и групп в политических ситуациях – политическую этологию (Caton, 1998). По мнению В.Р. Дольника (1994, 1996), этология человека предполагает приблизительно следующую логику наблюдателя: «Меня не интересует, что ты думаешь, меня интересует только, что ты сделал и в ответ на какой стимул».

Одной из основных задач этологии человека является выявление генетически детерминированных поведенческих актов. Поэтому излюбленными объектами этологов человека были маленькие дети, еще не подвергшиеся существенному воздействию социальной среды, в том числе и дети с физическими недостатками (глухонемые, слепые и др.), которые, тем не менее оказались способными улыбаться, смеяться, топать ногами в гневе и др. Этологи предпринимают также сравнительные исследования с представителями различных культур ради выяснения универсальных видоспецифичных черт поведения H. sapiens или же черт, общих для человека и других животных в более или менее широком эволюционном диапазоне (эволюционно-консервативных форм поведения). Имеются и другие типовые исследовательские задачи этологов человека.

Например, они изучают со своей точки зрения всякого рода официальные мероприятия (политические митинги, судебные заседания и др.). Разумеется, поведенческие исследования с людьми, помимо своей сложности, вызывают психологические, этические и юридические проблемы. Биополитик Г. Шуберт описывает, с присущим ему юмором, попытку американских ученых исследовать с позиций этологии человека процесс принятия решения судьями Федерального Трибунала Швейцарии. Он указывает, что американцы с видеотехникой были выдворены из зала заседаний примерно через две минуты после начала их наблюдения за ходом судебного разбирательства (G. Schubert, 1981).

5.4. Социальное поведение

Социальное поведение — предмет социальной этологии (социоэтологии), а также социобиологии (см. ниже). В общей форме его можно определить как многообразие поведенческих взаимодействий между особями, относящимися к локальной внутрипопуляционной группировке (Дерягина, Бутовская, 1992). Хотя данное определение дано приматологами, оно, вполне распространимо и на низшие организмы – вплоть до бактериальных колоний – и на человеческое общество. Социальное поведение во всем этом гигантском эволюционном диапазоне обнаруживает многие существенные консервативные черты. Конечно, они проявляются наряду со свойствами, уникальными для каждого биологического вида и, более того, консервативные черты проявляются через уникальные особенности. Обобщением эволюционно-консервативных сторон социального поведения можно считать развиваемое Ю.М. Плюсниным (1990) в приложении к сообществам животных и человеческому обществу представление об «инвариантных структурах отношений» или «биосоциальном архетипе» Последний включает в себя

Отношения по поводу индивидуального существования особей. Чтобы обеспечить себя необходимыми жизненными ресурсами, индивиды вступают между собой в конкуренцию, охраняют свои территории. Отношения по поводу воспроизводства особей в ряду поколений – т.е. отношения между родителями по поводу потомства и – что ещё более важно по мнению Плюснина – межпоколенные отношения. Отношения, обеспечивающие особи устойчивость её положения в сообществе. Речь идет об упорядочивающих сообщество отношениях доминирования—подчинения, обусловливающих четкую иерархию. Отношения между особями в сообществе могут упорядочиваться не только по вертикали (иерархии), но и по горизонтали (специализация индивидов по ролям и функциям) Отношения, обеспечивающие сохранение единства сообщества. Различные формы сплачивающих сообщество отношений перед лицом «чужаков» – других сообществ.

Понятно, что у инфузорий и насекомых, лемуров и шимпанзе (и тем более – в человеческом обществе) все эти отношения реализуются по-разному. Тем не менее это не умаляет значение «биосоциального архетипа». Социальное поведение с упором на его значение для биополитики и будет основной темой последующего текста раздела.

5.5. Коммуникация

Коммуникация в мире живого (био-коммуникация) понимается как обмен информацией между индивидами (клетками, много­клеточными организмами) и (или) группами. Коммуникация – существенный компонент любого социального поведения, ибо трудно представить себе социальное поведение без «обмена информацией». Коммуникация может быть описана следующей схемой:

Этология и социобиология

Как видно на схеме, акт коммуникации включает в себя следующие основные элементы:

отправитель (тот, кто генерирует коммуникационный сигнал); адресат (тот, кому адресовано сообщение). Во время коммуникации отправитель и адресат могут многократно меняться ролями; всякий знает, что общение часто носит двусторонний характер даже в случае так называемой «коммуникации с множественным или неопределенным адресатом» когда, например, средства массовой информации в человеческом обществе сообщают всем гражданам некую новость (и у каждого из адресатов по крайней мере теоретически есть возможность послать свою реакцию или ответное сообщение на телестудию или иной носитель СМИ). Политические системы различаются по степени активности и эффективности «обратного канала связи» (например от простых «обывателей» -® к власть имущим). Впрочем, и биосоциальные системы животных могут быть классифицированы в зависимости от того, в какой степени коммуникация в них является взаимной (или, наоборот, лишь односторонней) канал коммуникации (способ передачи информации); этот элемент коммуникации подробнее рассматривается ниже код (способ записи сообщения на соответствующем канале). Сообщение имеет форму «закодированного сигнала», как и показано на схеме. Адресат сообщения часто представляет не пассивного приемника информации, а активного участника коммуникации. Поэтому и восприятие сообщения, его декодирование носит характер «творческого понимания» (подчас «творческого непонимания» или даже игнорирования). Строго говоря, отправитель и адресат в ходе биокоммуникации используют не один, а два разных (пусть перекрывающихся) кода, отсюда и все, нередко имеющие политический характер, проблемы с «неправильным истолкованием», «взаимным непониманием» и др. Сходную проблему уже давно подметили литературоведы, утверждающие, что художественный текст приобретает в социуме, в кругу читателей, часто не совсем то значение, которое хотел бы в него вложить автор.

Указанная важная проблема несовпадения кодов адресата и отправителя существует в биосоциальных системах различных видов живых существ. Она усугубляется наличием помех (все, что затрудняет передачу, восприятие и интерпретацию сообщения) и шума (бессмысленная или не имеющая отношения к делу информация, также содержащаяся в канале коммуникации). Отметим также влияние контекста (обстановка, в которой происходит передача информации) на смысл передаваемого сообщения.

Приведем разъясняющий пример с хорошо изученной системой коммуникации у одноклеточного организма, клеточного слизевика Dictyostelium discoideum. В голодающей популяции некоторые особи (клетки, напоминающие амёб) вырабатывают циклический аденозиномонофосфат (цАМФ), воспринимаемый другими клетками как команда: «Сползайтесь: образуйте единую многоклеточную массу!» (получается так называемый митрирующий слизевик; далее образующий плодовое тело со спорами). В этой ситуации отправитель информации — вырабатывающие цАМФ амебы; адресат — остальные клетки (которые по истечении некоторого времени сами начинают генерировать цАМФ — становятся вторичными продуцентами); канал передачи информации — химический; код — соответствие между выбросом цАМФ и командой: «Сползайтесь!»; помехи — разбавление сигнала (цАМФ) средой и другие факторы, затрудняющие оставку информации до адресата; «шум» — присутствующие в среде небольшие количества цАМФ, равномерно вырабатываемые всеми клетками голодающей популяции и сами по себе не несущие информации («подпороговые количества» цАМФ, недостаточные для индукции формирования многоклеточного слизевика); контекст — голодающая популяция D.discoideum, восприимчивая к цАМФ («компетентная» к этому стимулу).

Коммуникация между живыми существами основана на нескольких основных эволюционно-консервативных (т.е. сохраняющихся в ходе эволюции) каналах передачи сообщений:

Через непосредственный контакт живых организмов (клеток у одноклеточных существ1). В приложении к животным этот канал обозначается как тактильный. Например, муравьи передают тактильную информацию, касаясь друг друга антеннами. Приматы активно вступают в контакт с помощью передних конечностей, головы, туловища и других частей тела, включая гениталии. У человекообразных обезьян по сравнению с низшими обезьянами частота тактильных взаимодействий возрастает примерно в два раза, хотя, тем не менее, по мере приближения к человеку по эволюционной лестнице, роль физических контактов становится менее важной из-за прогрессивного развития других каналов коммуникации. Путем дистантных (распространяющихся в пространстве) химических сигналов (см. выше пример с микроорганизмом D. discoideum. Как у микро-, так и у многих макроорганизмов химическая коммуникация играет первостепенную роль. Важный аспект этой роли – так называемая плотностно-зависимая (кворум-зависимая) коммуникация. В этом случае по концентрации сигнального вещества коллектив организмов оценивает собственную плотность. Если эта плотность достигла определенного порогового значения («кворума»), то предпринимаются те или иные коллективные действия, например, свечение морских бактерий Photobacterium fischeri, атака паразита на организм-хозяин и др. (см. обзор Олескин и др., 2000). Кворум-зависимая коммуникация, вероятно, происходит, не только у микроорганизмов; ее аналоги находят, например, у малощетинковых червей2. Слово «кворум» указывает на очевидные аналогии с ситуациями в человеческих коллективах, когда решение о том, быть или не быть тому или иному событию, принимают в зависимости от численности коллектива. У высших животных химическая коммуникация обозначается как обонятельная (ольфакторная). Животные маркируют территорию пахучими метками, определяют по запаху социальный статус особи, её физиологическое состояние (например, готовность самки к спариванию), отличают своих детёнышей от чужих. Взаимные обнюхивания животных – способ снижения агрессивности, мирного разрешения конфликтов. Очень многие из сигнальных веществ (феромонов) являются эволюционно-консервативными, т.е. весьма сходны или даже идентичны у представителей различных биологических видов. Универсальные компоненты, возможно, входят в состав обонятельных маркёров пола у млекопитающих. Поэтому в эксперименте люди и крысы правильно определяют по запаху выделений пол у многих животных (например, у сирийского хомячка3). Ольфакторная коммуникация – эволюционно древний элемент группового поведения, однако её значение, особенно у высших животных (в частности, приматов) опосредуется социальными факторами и ограничивается наличием визуального и акустического каналов коммуникации. Путем восприятия электромагнитных волн или иных физических полей; этот канал коммуникации также, очевидно, является дистантным. Слабые электромагнитные волны служат каналом для коммуникации между бактериальными популяциями, разделенными слоем стекла (см. обзор Николаев, 2000). Дистантные взаимодействия на языке электромагнитных волн происходят и между двумя эмбрионами рыбы вьюна4. Переходя к высшим животным, включая человека, укажем на две возможных реализации данного канала (из которых первая аозможность является гипотетической): (а) телепатия, например «синаптическая телепатия» (А.М. Хазен) на базе электромагнитных полей нейронов мозга, которая не исключена в контактных группах людей и может вносить некоторый вклад, например, в передачу настроения (наряду с химической – ольфакторной – коммуникацией); (б) зрительный (визуальный) канал коммуникации (ибо свет есть электромагнитная волна). Роль зрительной коммуникации наболее велика у эволюционно продвинутых групп животных с высокоорганизованной нервной системой, таких как головоногие моллюски, насекомые, птицы и млекопитающие. У приматов визуальная коммуникация опирается на богатый репертуар поз (наиболее статичная, эволюционно древняя форма визуальной коммуникации), телодвижений, мимики и жестов (представляющих, напротив, одну из молодых в эволюционном плане форм коммуникации, наиболее развитых у человекообразных обезьян). При переходе от низших приматов к высшим агрессивные элементы визуальной коммуникации (например, угрожающая мимика) постепенно оттесняются на задний план «буферными» (гасящими агрессию) элементами и далее – дружелюбными элементами. Примером последних может служить характерное для человекообразных обезьян (как и для вида Homo sapiens) хлопанье в ладоши как выражение эмоциональности в контексте игры между особями. Посредством звуковых волн, что особенно характерно для высших животных (акустический канал)5, передаются предупреждения об опасности, регулируются взаимоотношениями между полами, поддерживаются контакты между особями (например, детеныш млекопитающего издает типичный «крик одиночества», пока его не обнаружит родительская особь). Вокализация (производство звуков) у животных связано с зонами мозга, вовлеченными в эмоции. Поэтому звуки передают эмоциональное состояние, отношение одной особи к другой. Так, свист суслика отражает его страх, тревогу, хотя конкретное значение сигнала зависит от контекста (свист суслика может раздаваться при появлении хищника, при агрессивных действиях партнера, в незнакомой обстановке). У многих видов животных (например, у лемура галаго) звуки дружелюбных контактов имеют гармонический (музыкальный) спектр, а враждебных – шумовой (Дерягина, Бутовская, 1992). Звук представляет быстрый дальнодействующий канал коммуникации, позволяющий общаться за пределами прямой видимости. При всей значении зрительных средств коммуникации, именно звуковая коммуникация легла в основу человеческого языка. Есть данные о способностях шимпанзе к производству отдельных аналогов фонем человеческой речи (например, гласных а, у, о, э). Однако, большинство ученых склоняется к убеждению, что гортань и нервная система человекообразных обезьян препятствуют освоению ими звукового языка человека, но они способны к запоминанию и адекватному использованию (вплоть до попыток абстракции) сотен слов на языке глухонемых (амслен).

1 У миксобактерий, например, коммуникация осуществляется с использованием сигнальных молекул (таких как белковый фактор С), прикрепленных к поверхности клеточной оболочки. Другая клетка считывает информацию, только прикоснувшись к оболочке сигнализирующей клетки.

2 Гайнутдинов М.Х., Яргунов В.Г., Варламов В.Е., Калинникова Т.Б., Гайнутдинов Т.М. Эффект группы у малощетинковых червей Euchytraeus albidus при действии высокой температуры тела // Докл. Росс. Акад. Наук. 1999. Т.368. № 4. С.565—567.

3 Суров А.В., Соловьев А.В., Бодяк Н.Д. Существуют ли общие маркеры пола в обонятельных системах млекопитающих? // Докл. Росс. Акад. Наук. 1999. Т.368. № 4. С.574—576.

4 Бурлаков А.Б., Бурлакова О.В., Голиченков В.А. Дистантные взаимодействия разновозрастных эмбрионов вьюна. // Докл. Росс.Акад.Наук. 1999. Т.368. № 4. С.562—564.

5 По некоторым данным, звук (точнее, ультразвук) может участвовать и в коммуникации между бактериальными клетками (см. обзор Олескин и др., 2000).

Различные каналы коммуникации часто используются животными в комбинации («комплексы коммуникации», Дерягина, Бутовская, 1992; Дерягина, 1999). Эти каналы используются для передачи от организма к организму таких типовых сообщений , как идентификация (отправитель сообщает о своем местонахождении, как бы «называет свое имя»), вероятность (насколько вероятно то или иное действие), локомоция (сигналы, подаваемые перед началом движения — скажем, хлопанье крыльями и другие «движения намерения» у птиц перед взлетом), агрессия (комплекс сигналов об угрозе атаки), бегство и др. (Дьюсбери, 1981). В разделе о невербальной коммуникации в человеческом обществе (см. ниже) дана иная классификация, отражающая типовые невербальные сообщения у человека и в значительной мере применимая также к высшим млекопитающим.

5.6. Агонистическое поведение

Агонистическое (от греч. agonizomai — я борюсь) поведение связано с конфликтами между живыми организмами. Это понятие включает: а) агрессию; б) изоляцию (избегание); в) подчинение. Понятие «агонистическое поведение» имеет биополи­тическое значение в той мере, в которой оно применимо в достаточно широком эволюционном диапазоне, приложимо к человеческому обществу и трансформируется в политические параллели. Помимо животных, к которым понятие агонистического поведения традиционно прилагается в этологической литературе (вслед за классическими работами К. Лоренца, Н. Тинбергена и других исследователей поведения), имеются данные об аналогичных формах взаимоотношений у микроорганизмов. Так, чистая микробная культура может реагировать на контакт с другим микроорганизмом (конкурентом) усиленной выработкой антибиотиков — химических агентов, разрушающих постороннюю микрофлору, задерживающих ее рост или инактивирующих ее каким-либо иным способом (например, превращая клетки конкурента из вегетативных форм в покоящиеся споры). Аналогом агонистического поведения можно считать и аллелопатию у растений — выработку соединений, токсичных для других растений.

Агонистические отношения неизбежны и в человеческом обществе, более того, они служат стержневой политической проблемой в любом государстве и во всякую эпоху истории. Наиболее разрушительная форма агонистических взаимодействий в человеческом обществе – войны как организованные межгрупповые конфликты (аналоги есть и в сообществах других приматов). Непрекращающиеся конфликты между государствами, между партиями и «группами давления», между разными эшелонами и ветвями власти, между отдельными политическими деятелями, просто между гражданами той или иной страны наполняют политическую жизнь и в относительно мирное время. Исследования агонистических (враждебных, конфликтных) форм поведения в человеческом обществе, в том числе и в сопоставлении с другими биологическими видами, имеет большое значение в плане изучения этнических и других форм конфликтов и разработки социальных технологий (см. ниже), нацеленных на их преодоление или по крайней мере смягчение и направление в социально конструктивное, творческое, русло, а также на культивирование лояльных (неагонистических) форм взаимодействия людей в социуме.

5.7. Лояльное (неагонистическое) поведение

Речь пойдет о «дружественнных», сплачивающих биосоциальную системы взаимодействиях между организмами. К наиболее важным формам такого поведения принадлежат афилиация и кооперация. В подразделе об афилиации рассматривается и тесно с ней связанное социальное облегчение. Данные формы поведения являются эволюционно-древними, но реализуются и в человеческом обществе. Эти формы в схематической классификации Ю. Плюснина отвечают в основном за «поддержание стабильности биосоциальной системы».

Но даже у биологических видов, почти лишенных социальности (одиночных), может иметься форма лояльных отношений, связывающая родителей и детей (особенно мать и детеныша). Уход за детенышем, защита и обучение его принадлежат по Плюснину к иной категории – к межпоколенным отношениям. По мнению Айбль-Айбесфельдта и ряда других видных этологов, дружественные отношения внутри социума в целом – даже между не-родичами – сформировались в ходе развития именно эволюционно-консервативных (по крайней мере в пределах теплокровных позвоночных) отношений в системе мать-детеныш. У млекопитающих заботливое поведение, включая ласку, взаимное облизывание, кормление и оборону, а также инфантильное («детское») поведение служат в целях установления и поддержания дружественных взаимоотношений. В человеческом обществе лояльные отношения в пределах рода, племени, группы, нации и др. – это тоже во многом форма взаимоотношений, производная от отношений между ребенком и его матерью.

В контектсте лояльного поведения в этологии и биополитике рассматривается характерная для птиц и млекопитающих (включая, конечно, человека) способность играть. Игра, даже если и включает ритуализованные и смягченные элементы агонистического поведения (скажем, распространенная у детенышей потасовка, принимающая у Homo sapiens форму «игры в войну»), четко отличается от подлинного конфликта и обычно стимулирует собой другие формы лояльного, а не агонистического, поведения. Биополитический потенциал игрового поведения еще не в полной мере оценен. Политическим системам еще предстоит разобраться, когда, в каких случаях и по каким правилам подлинные конфликты могли бы быть заменены игрой в конфликт. Международные олимпиады и особенно Биос-Олимпиады, пропагандируемые Б.И.О., указывают многообещающий ориентир в этом направлении.

Игровое поведение, как уже отмечено, харатктерно для детеныщей. В ходе игры они отрабатывают как врожденные, так и приобретаемые путем обучения программы поведения в характерных ситуациях. Например, многие игры у детей включают в себя поведение в рамках следующих эволюционно древних моделей (см. Дольник, 1994, 1996): 1) хищник—жертва (салки, прятки); 2) брачные партнеры (игра в свадьбу, медосмотр); 3) родители—дети (дочки—матери).

Этологи, начиная с К. Лоренца, отмечают, что у живых существ афилиация и изоляция, кооперация и конкуренция, «любовь» и «вражда» переплетаются в ежедневном общении как в трагедиях Шекспира. Неагонистические (лояльные) и агонистические отношения нередко предполагают друг друга, поскольку (1) дружба часто предполагает наличие общего врага, перед лицом которого сплачиваются группы зеленых мартышек или недружественные в мирное время страны (СССР и США в период Второй мировой войны); (2) даже в рамках отношений между одними и теми же партнерами агонистические и лояльные формы поведения могут представлять собой разные этапы реализации одной и той же поведенческой реакции. Сурки приветствуют друг друга при встрече, что трактуется как афилиативная реакция, но долгое приветствие может перейти в драку с последующим убеганием одного из партнеров. Все эти факты позволяют говорить о том, что агонистические и неагонистические взаимодействия – разные края одного спектра форм социального поведения. Социальные технологии в человеческом обществе, нацеленные на преодоление или смягчение агонистических форм поведения в пользу лояльных форм – афилиации и кооперации, должны учитывать рассмотренный факт сложного переплетенияя, взаимопроникновения дружественных и агонистических форм поведения.

Биополитика тесно связана с этологией и другими областями биологии, ведающими поведением живых организмов. Поведение включает в себя врожденные и приобретенные компоненты (среди которых значительный интерес представляет поведение, зависящее от импринтинга). Особое биополитическое значение имеет изучение социального поведения как многообразия поведенческих взаимодействий между особями, относящимися к локальной внутрипопуляционной группировке. Социальное поведение обычно сопровождается коммуникацией — обменом информацией между индивидами (клетками, многоклеточными организмами) и (или) группами по различным каналам (контактные и дстантные, физические и химические). Социальное поведение можно подразделить на 1) агонистическое, включающее формы поведения, связанные с конфликтами между живыми организмами: агрессию, изоляцию, подчинение; 2) неагонистическое (лояльное, «дружественное»): афилиацию, кооперацию, а также социальное облегчение и имитацию. Социальные технологии по преодолению агонистических форм поведения у человека в пользу лояльных форм, должны учитывать факт сложного переплетенияя дружественных и агонистических форм социального поведения.

5.8. Кратко осоциобиологии

Говоря о кооперации и особенно о «дилемме заключенного», мы фактически вторглись в «вотчину» социобиологии с характерными для нее концепциями родственного и реципрокного альтруизма. Понятие «социобиология», затронутое во вводном разделе (1.2.1.), будет охарактеризовано более конкретно в этом и последующих подразделах книги. Социобиология определяется как систематическое изучение биологического базиса социального поведения у животных и человека и, по словам одного из ее основателей Э.Уилсона, представляет собой гибридную дисциплину, включающую в себя знания из области этологии, экологии и генетики с целью выяснения общих принципов, отражающих биологические свойства целых социальных систем.

Социобиология как предмет во многом основана на сравнении разных социальных видов живого. Она исходит из современного варианта дарвинизма (синтетической теории эволюции (см.)), но объясняет и такие процессы, которые с трудом могут быть согласованы с дарвинизмом в его классическом понимании, .например, явления самопожертвования особей (альтруизма), на базе представлений о родственном отборе, совокупной приспособленности и др., о которых мы подробнее поговорим ниже. Многие биополитики одновременно являются социобиологами, применяя социобиологию. к организации человеческого социума. Так, Г. Шуберт ведет речь о «социобиологии человека», считая ее пригодной для объяснения ряда политических явлений и процессов, таких как «твердолобость» (консерватизм, привязанность к групповым интересам) политических деятелей, непотизм (кумовство) и даже политические и военные конфликты.

Отметим, что с исторической точки зрения биополитика предвосхитила развитие социобиологии. Если биополитика ведет отсчет с 1964 г. (первая статья Л. Колдуэлла с таким заглавием), то первые работы Э.О.Уилсона по социобиологии появились в конце 60-х годов, за ними последовала знаменитая книга «Социобиология: новый синтез» (Wilson, 1975). Хотя работы по биополитике появились на несколько лет раньше первых публикаций по социобиологии, социобиология успела оказать такое сильное влияние на биополитику и связи между этими двумя дисциплинами были столь тесными, что многие биополитические исследования могут рассматриваться одновременно как исследования по социобиологии.

Социобиология — систематическое изучение биологического базиса социального поведения у животных и человека на базе знания из области этологии, экологии и генетики с целью выяснения общих принципов, отражающих биологические свойства целых социальных систем. Родственный альтруизм — самопожертвование особи ради близкого родича, если оно способствует сохранению в популяции генов, общих для него и для этого родича, т.е. повышению совокупной приспособленности альтруиста. Взаимный альтруизм – самопожертвование ради другого индивида независимо от степени родства, если только последний готов к аналогичной жертве. Эволюционно-стабильная стратегия определяется как такая стратегия (поведения, репродукции и др.), которая не может быть преодолена никакой другой стратегией, если только она принята большинством индивидов в популяции.

5.12. Биосоциальные системы

Биосоциальные системы — объединения особей, в той или иной мере характеризующееся афилиацией и кооперацией между ними. Биосоциальные системы состоят из индивидов одного вида (гомотипичные), или нескольких видов (генеротипичные) Гетеротипичные (многовидовые) биосоциальные системы обозначаются также как ассоциации. Примерами гомотипичных биосоциальных систем, которые мы в основном и будем рассматривать в этом разделе (но не в разделе 7, подразделе 7.1.!) могут служить бактериальная колония, семья муравьев, стая рыб, школа китов, прайд львов, группа мартышек; как особую эволюционно-продвинутую форму биосоциальных систем рассматривают и человеческое государство. Как уже было отмечено, важное свойство любых биосоциальных систем – взаимное тяготение их членов (т.е. афилиация). Не меньшее значение имеет и кооперация. Кооперация в рамках биосоциальной системы включает, например, коллективный уход за детенышами (примером может служить забота о чужом потомстве – аллопарентальное поведение – у рыб и птиц). Биосоциальные системы предоставляют индивидам, входящим в их состав, защиту6 от неблагоприятных факторов среды, включая потенциальных агрессоров, хищников, паразитов и др. Так, маневренные стаи рыб способны сбить с толку хищника. На базе биосоциальных систем формируются так называемые оборонительные группировки. Например, у мускусных быков при нападении хищника молодняк получает места в центре стада, занимающего «круговую оборону». Биосоциальные системы также усиливают (амплифицируют) и синхронизируют сигналы отдельных особей, которые сами по себе слишком слабы, чтобы вызвать тот или иной эффект. Пример, относящийся к человеку, дан в строчках В.В. Маяковского (поэма «Владимир Ильич Ленин»):

6 Защита от внешних воздействий характерна и для микробных биосоциальных систем: «Микробные колонии характеризуются функциональной специализацией слагающих их клеток и предоставляют этим клеткам ряд преимуществ «социального образа жизни», таких как повышенная устойчивость к антибактериальным агентам, более эффективное использование питательных субстратов, особенно в пространственно ограниченных экологических нишах» (Олескин и др., 2000, P. 309).

Единица!
Кому она нужна?!
Голос единицы тоньше писка.
Кто ее услышит?—
Разве жена!
И то
если не на базаре,
а близко.

Многие характеристики биосоциальных систем распространимы на внутриорганизменные тканикак своего рода «клеточные коллективы», особенно в тех случаях, когда клетки имеют значительную свободу перемещения в тканях животного организма (примеры: амебоциты губок и кишечнополостных; иммуноциты высших организмов) или в процессе эмбрионального развития (нервные клетки). П.Корнинг рассматривает с биосоциальных (и более узко: биополитических) позиций даже отдельную клетку, если в клетке имеются внутренние биосоциальные взаимоотношения с автономными органеллами (митохондриями, пластидами), потомками микроорганизмов — эндосимбионтов.

Биосоциальные системы характеризуются, при всей специфике каждой из них, рядом общих закономерностей. Биосоциальные системы могут быть охарактеризованы и сопоставлены между собой по множеству различных параметров (размер, продолжительность существования, стадия «социального возраста» и др.). Однако, с биополитической точки зрения особенно значимыми представляются следующие характеристики:

иерархическая структура, «отношения взаимной соподчиненности» в терминологии Ю.М.Плюснина (1990); координация (см.) поведения особей — основа существования и регуляции жизнедеятельности в рамках биосоциальных систем; контактная и дистантная коммуникация (см. выше); дискретность: наличие четких фаз индивидуального и коллективного поведения и развития (включая развитие всей биосоциальных систем — что в применении к Homo sapiens описывается как «история человеческого общества»); тенденция к формированию качественного многообразия форм (дифференциация: морфологическая, физиологическая, поведенческая). На уровне индивида это возрастная дифференциация (например, метаморфоз у насекомых); на уровне всей биосоциальной системы речь идет о дифференциации функциональных групп особей, каст, семей, гнезд, и др.; другие биополитически значимые свойства биосоциальных систем (ролевые конвенции, биосо­циальное пространство), которые также обсуждаются в последующих подразделах.

Далеко не все живые организмы формируют развитые биосоциальные системы с иерархической организацией, внутренней структурой и другими характеристиками. В многообразии живых организмов имеется сложная гамма переходов от 1) одиночного (солитарного) образа жизни через 2) субсоциальный образ жизни с временными объединениями организмов при миграции, совместном принятии пищи, агрегациями (группировки, создаваемые под влиянием химических сигнальных факторов) и 3) пресоциальныйобраз жизни (совместная жизнь, связанная с сексуальными контактами) до 4) эусоциального образа жизни с перманентным структурированными биосоциальными системами. Последние бывают столь внутренне консолидированы, что напоминают целостные живые организмы («супраиндивидуация») по ряду важных характеристик. Так как все особи в группе согласованы по уровню активности (cм. также следующий подраздел о «координации»), в ряде случаев можно говорить о стадиях сна или бодрствования всей системы (скажем, муравейника), об ее эмоциональном статусе. Сказанное в значительной мере приложимо, как указывал К. Лоренц, и к поведению человеческих толп, которые при наличии сильных эмоциональных стимулов целиком переходят в состояние возбуждения (гнева, страха, ликования и др.).

Колонии кишечнополостных (сифонофоры), мшанок, социальных насекомых обозначаются в литературе некоторыми авторами как «сверхорганизмы», что однако вызывает возражения в силу качественной несводимости объединения многоклеточных существ к струкуре организма, построенного из клеток и тканей (см. например, Захаров, 1991). «Биополити­ческий аналог» таких процессов надорганизменной интеграции связан с волновавшим уже умы мудрецов Древности вопросом: Что есть человеческий социум – сообщество из многих индивидов или единый «сверхорганизм» (тогда человеческие индивиды – лишь «клетки» той или ной специaлизированной «ткани» в «органах» этого «суперсущества»)?.

Традиционные кастовые системы тяготеют к варианту эусоциальности и тоже многократно сравнивались на протяжении истории с целостными организмами (где, например, отдельные группы, классы, касты – лишь органы целого), а демократические системы в некоторых случаях сопоставимы даже с крайне рыхлым в социальном плане, почти солитарным образом жизни («мой дом – моя крепость»). Тоталитарные системы ХХ века тяготели к лозунгу «государство как единый организм» (что подчеркивалось в самом термине «тоталитарное государство» – stato totalitare, введенном Муссолини).

Понятие «биосоциальная система» тесно связано с одной из центральных проблем биополитических исследований — вопросом об эволюционно-биологических корнях человеческой государственности и социальности в целом., рассмотренным в главе 3. Не меньшее значение имеют общие свойства биосоциальных систем и в приложении к некоторым важным граням современных политических систем и их элементов — человеческих индивидов как субъектов политических процессов.

Биосоциальные системы — объединения особей (в типичном случае — одного вида), в той или иной мере характеризующееся афилиацией и кооперацией между ними. Способность формировать биосоциальные системы (биосоциальность) — весьма эволюционно-консервативное свойство живого. Существенным свойством биосоциальных систем является заимное согласование поведения ее особей (социальная координация), которая осуществляется разными путями: 1) посредством подражания большинства индивидов лидерам; 2) путем локального контакта; 3) путем делокализованной передачи управляющей информации от особи к особи по эстафете; 4) за счет заполняющих биосоциальную систему диффузных стимуляторов (химических соединений, физических полей). К типичным свойствам большинства биосоциальных систем следует отнести также иерархию доминирования (с доминантом на вершине), хотя возможны и почти горизонтальные, уравнивающие социальные ранги, взаимоотношения. Иерархия может иметь сложный, нетранзитивный, расщепленный характер. Вся совокупность взаимодействий между особями в биосоциальной системе может быть представлена как многомерное «биосоциальное пространство», в котором обитает индивид, опутанный сетью «конвенций» — норм поведения в данной биосоциальной системе.

5.16. Подходы к интерпретации политических проблем на базе этологии и социобиологии

В предшествующем тексте фактически уже шла речь о приложении этологии и социобиологии к решению проблем политологии (например, проблемы власти). Данный раздел посвящен избранным конкретным аспектам политики, которые могут быть интерпретированы с биополитических позиций. Учитывая многоуровневость человека, в каждом случае биополитический подход должен дополняться подходами социальных и гуманитарных дисциплин.

5.16.1. Политическое лидерство и харизма. Политическое лидерство — важный конкретный случай лидерства вообще. Политический лидер способен изменять ход событий и политических процессов за счёт мобилизации людей в направлении совместной деятельности для реализации определённых целей. Политическое лидерство представляет собой комплексное, во многом социокультурное, явление, изучаемое средствами политологии, политической социологии и ряда других социальных наук. Успех политического лидера зависит от его личных качеств, сложившейся политической ситуации, поведения подчиненных ему людей, средств осуществления власти и др.

Несмотря на социокультурную детерминацию, некоторые важные грани политического лидерства допускают биополитическую интерпретацию на базе его сопоставления со сходными явлениями в биосоциальных системах. Рассмотрим явление харизматического лидерства. Термин «харизма»(греч. charisma — благодать, дар божий) введен немецким социологом М.Вебером. Он означает особый тип лидерства, опирающийся не на традицию (это было бы традиционное лидерство) и не на закон, конституцию и др. (легитимное лидерство в классификации Вебера), а исключительно на особый дар лидера, способного очаровывать и влечь за собой массы людей. Харизма создает эмоциональный стимул к добровольному подчинению людей под контролем лидера, которому приписываются экстраординарные (магические, сверхъестественные, героические) качества личности. Харизма очевидным образом зависит от социокультурных факторов и во многих случаях имеет немаловажную духовную компоненту. Лишь некоторые из типов харизматического лидерства включают существенную биосоциальную составляющую. И в этой мере можно сравнивать харизму лидера в человеческом обществе с аттрибутами вожака группы обезьян или иной биосоциальной системы. Известно, что харизматический лидер, если его власть не опирается на аппарат насилия, должен постоянно подкреплять свою харизму, демонстрировать свои экстраординарные способности. Этот факт допускает биополитическую интерпретацию – сходным образом статус доминанта в биосоциальной системе животных зависит от постоянной передачи ритуализированных сигналов доминирования подчиненным особям. Стремление «простых граждан» повиноваться «сильной личности» уподобляется, в рамках этой интерпретации, поведению подчиненных животных в биосоциальной системе. Эти подчиненные особи, хотя и имеют низкий статус, все же пользуются благами социального образа жизни, которых они лишаются при попытке перехода к существованию в одиночку, чреватому гибелью или невозможностью найти полового партнера.

Биополитик Р.Д.Мастерс говорит об особом чувстве «политического здоровья», «физиологического комфорта», «защищенности», которые испытывают люди в непосредственной близости от харизматического лидера (А.Т.Зуб приводит в лекциях пример с Б.Н.Ельциным, чью машину окружали толпы народа во время его визита а Ленинград в 1990 г.). Единомышленники, поклонники стремятся приблизиться, даже прикоснуться к своему кумиру. Р. Мастерс формулирует по этому поводу весьма убедительную гипотезу: «Чем ближе индивид к доминирующему вождю, тем в меньшей степени различаются их суждения» (Masters, 1983, S.90), что и придает почти физический смысл известным с советских времен словам о том, что, например, «рабочий класс еще теснее сплотился вокруг партии и ее вождя». Сам наделенный харизмой лидер тоже испытывает ответное чувство уверенности в себе, укрепляется в мысли, что он и вправду «избранник божий», когда «купается в массах». Как не вспомнить здесь аналогичные опыты М.Т.МакГвайера (McGuire, 1982) с африканскими зелеными мартышками-верветками, у которых доминант сохраняет присущий ему высокий уровень серотонина в крови (это – нейрохимический критерий доминирования, см. ниже в разделе 6), только в том случае, если он постоянно видит подчинение себе со стороны других индивидов (особенно противоположного пола)? Предполагается значительный вклад в диалог «харизматический лидер — подчиненный» бессловесного общения — невербальной коммуникации (см. 5.16.2 ниже), включающей общие для всех приматов позы, жесты, мимику и, вероятно, также обонятельные сигналы доминирования и подчинения. Конечно, запахи как средства невербальной коммуникации исключаются в ситуации «общения через телеэкран». Но тренированные политики умеют даже и в этой ситуации создавать иллюзию бликого физического, почти телесно ощутимого, контакта. Такую способность приписывали кандидату в президенты России 1996 года А. Лебедю.

По наблюдениям Мастерса, только часть избирателей обращает преимущественное внимание на содержание речей кандидатов в президенты, другая же часть (особенно колеблющиеся избиратели) реагируют на невербальные стимулы. Как показали исследования (Sullivan, Masters, 1988), люди без принадлежности к определенной политической партии легко подпадали под влияние невербальных сигналов президента Рейгана и подсознательно игнорировали все то, что сообщали о нем СМИ. Во время президентских выборов 1992 года в США Мастерс выключал звук у телевизора и наблюдал за невербально воспринимаемым имиджем кандидатов. Клинтон с самого начала избирательной кампании казался победителям по невербальному имиджу. «У нас были миллионы лет реагирования друг на друга, на наших детей, любовников, партнеров, врагов – таков был социальный репертуар приматов, то к чему мы были специализированы… Журналисты и специалисты по социальным наукам сосредоточили все внимание на вербальной информации, и люди забывают, насколько мощной является система «невербальной коммуникации»(Masters, цит. по McDonald, 1996, p.A7). В этом заключена биополитическая проблема и определенная опасность для общества, так как чисто «биосоциальным путем» (несмотря на бесполезный и даже вредный характер политической платформы) на высокие посты в государстве могут проникнуть безответственные люди, способные ввергнуть страну в хаос, войну и т.д. Подобная опасность усиливается в тех случаях, когда нет сложившихся демократических традиций и развитого гражданского общества , а исход избирательных компаний решается в поединке между «сильными личностями».

В состоянии тревоги, страха люди ищут защиту у сильного, поддерживающего и защищающего их лидера. В экспериментах Р. Мастерса и Б. Уэя испытуемым показывали змей или черепа (эволюционно-древние стимулы страха). Вслед за этим те же испытуемые смотрели видеосюжеты с участием кандидатов в президенты США, отснятые на выборах разных лет. Встревоженные пугающими объектами, люди эмоционально тянулись только к одному из кандидатов – Клинтону. Мастерс напоминает в этой связи, что рейтинг Клинтона возрос на 11 пунктов после террористического акта в г. Оклахома. «Это механизм, который вызывает к жизни диктатуру и тоталитаризм. Когда страх выходит из-под контроля, мы готовы … отдать всё ради безопасности» (Masters, цит. по. McDonald, 1996, P.A14). Как и у других приматов, жесты политиков и государственных деятелей являются также поводом для успокаивающих ритуалов, которые придают подчиненным уверенность и облегчают достижение социального единства.

Рассматривая политическое лидерство с учетом данных этологии, биополитики обращают внимание, например, на взаимоотношение «лидер—подчиненный» в экстремальных ситуациях – войны, революции и их подготовка. Сравнивая человеческий социум с группой шимпанзе и даже с птичьей стаей, Мастерс подчеркивал, что организационная деятельность лидеров революции есть аналог «движения намерения» (см. 5.14.1), которому повинуются массы, находящиеся на стадии «лихорадки и готовности к действию».

В начале подраздела было указано, что только некоторые из типов «харизмы» могут быть интерпретированы с биосоциальных позиций. Соответствующую группу политических деятелей, опирающихся в первую очередь на невербальные, «обезьянии» стимулы, можно несколько огрубленно назвать «биосоциальные лидеры». Они воспринимаются своими поклонниками (избирателями в ходе предвыборных компаний) в основном зрительно (жесты, телодвижения, позы), а не на слух. Говоря языком психологии восприятия, речь идет о визуальной (зрительной) модальности восприятия, а акустическая (слуховая) модальность отступает на задний план, как и рациональное содержание политической программы лидера, который может нести откровенный вздор, но остается «обаятельным и привлекательным». В ход идут динамичные жесты, мимика, позы (например, взгляд поверх аудитории — общий для приматов сигнал доминирования). «Биосоциальные лидеры» могут использовать также кинэстетическую модальность — когда даже на расстоянии лидер создает впечатление непосредственного физического контакта с аудиторией, для чего служат разного рода придыхания, паузы в речи и др.

«Биосоциальные лидеры» вполне компетентны в роли руководителей малых групп калибра сообщества шимпанзе или группы охотников-собирателей, однако их переход к роли политических лидеров гигантских сообществ людей типа современных государств чреват негативными последствиями, если только они не приобретают себе в помощь (и умело используют) компетентных профессионалов-экспертов, не обладающих харизмой, но компенсирующих недостаток политической комптентности «биосоциальных лидеров». Напомним, что в роли коллективных экспертов-референтов в подобных ситуациях могут выступать сетевые группы, в том числе и «хирамы» (раздел 4).

В противоположность «биосоциальным лидерам», несомненно меньший вклад биосоциальной составляющей имеется у лидеров типа политических учителей. Биосоциальная составляющая взаимоотношений с другими людьми даже работает против «политических учителей». Они не демонстрируют доминантные позы и жесты и даже сигнализируют о своем подчиненном ранге (по обезьяньим понятиям). Но подобные политические деятели опираются на вербальные средстав коммуникации, соответственно, на акустическую модальность восприятия. Их телодвижения и жесты статичны, часто сведены до минимума и отражают лишь уважение к аудитории (например, рука удерживается на уровне груди во время доклада). «Политические лидеры» черпают свой авторитет из достоинств предлагаемых ими политических программ, они часто не столько лидеры, сколько пророки. Из деятелей современности к типу «политических учителей» близок академик А.Д. Сахаров. На эту тему автором данной книжки написана в 1995 г. листовка для лаборатории «Грядущее» при Московской городской думе под названием «Биосоциальные лидеры или политические учителя: кого мы выбираем?»

5.16.2. Невербальная коммуникация в человеческом обществе и ее биополитическое значение. От роли телодвижений и жестов в судьбе «биосоциальных лидеров» естественно перейти к значению невербальной коммуникации вообще (в конце подраздела мы еще вернемся к харизме политического лидера). Невербальная коммуникация (от лат. verbum — глагол, слово и communicatio — общаюсь) в человеческом обществе включает все формы передачи информации без помощи языка. Невербальная коммуникация уподобляет человеческий социум сообществам других живых организмов, где это единственный способ коммуникации, за вычетом только человекообразных обезьян с зачаточными формами вербального языка (довербальная коммуникация). Однако в человеческом социуме невербальная коммуникация сосуществуент с вербальной и находится под сильным влиянием последней, что следует признать спецификой человека.

Невербальная коммуникация у человека (подраздел 5.5.). отвечает по крайней мере за 55% сообщений, передаваемых при контактах между людьми; особенно весом её вклад в выяснение межличностных отношений. Так, женщина может послать мужчине убийственный взгляд, и он четко выразит ее отношение, даже если она не раскрывает рта. Не менее важна невербальная коммуникация и в политических ситуациях — при общении между лидером и его сторонниками (о чем уже шла речь выше), между людьми в возбужденной толпе, во время избирательных компаний. Исследования невербальной коммуникации у человека — предмет не только биополитики, но и специальных дисциплин (кинезика, проксимика и др.). Невербальную коммуникацию можно классифицировать

по каналам передачи сообщения; по типу передаваемой информации; по происхождению невербальных сигналов (врожденные или приобретенные? культурно обусловленные или общие для всех культур в человеческом обществе? специфические только для вида Homo sapiens или общие для всех приматов?).

Каналы невербальной коммуникации включают телодвижения (поворот головы «вправо-влево» означает «нет» у многих культур, так что некоторые биополитики считают его универсальным и выводят этот сигнал из отказа грудного ребенка, уже насосавшегося молока, от дальнейшего кормления; впрочем, в Болгарии это — утвердительный ответ), жесты, мимика, позы; интонации голоса, всякого рода придыхания и паузы в речи; по-видимому, также химические стимулы (характерный запах пота испуганных людей) и, возможно, физические поля.

Типовые сообщения, передаваемые в процессе невербальной коммуникации, включают

Доминирование (Рис. 11) или подчинение. Так, для доминирующего рукопожатия характерна ладонь, развернутая вниз, для подчиненного — развернутая вверх. Улыбка мартышки (молчаливое открывание округлённого рта) представляет сигнал подчинения. Человеческая улыбка возникает в различных ситуациях и имеет много оттенков, но подчинительная улыбка входит в репертуар политических деятелей, например, она появлялась на лице М.С. Горбачёва. По данным Р.Д.Мастерса победу на президентских выборах в США далеко не всегда одерживает кандидат, который демонстрирует общую для приматов позу и мимику доминирования (поднятые брови, оскаленные зубы, вскинутая вверх голова). Успеха может добиться и кандидат, допускающий позу и мимику подчинения (опущенные брови, загнутые вниз углы рта, опущенная голова). Иначе говоря, люди подсознательно разделяют биосоциальное доминирование и политическое лидерство. Право на территорию (так, целый комплекс невербальных сигналов посылается в адрес человека, пытающегося слишком приблизиться к другому человеку и вторгнуться в его интимное пространство). Другой пример: закинутая на подлокотник стула нога говорит о праве человека на обладание этим стулом; Ухаживание, сексуальный интерес или, напротив, безразличие, неприязнь. Так мужчина при виде понравившейся женщины поправляет галстук, более вызывающие формы невербальной коммуникации — закладывание больших пальцев рук за ремень, расширение зрачков глаз, постановка ноги носком в ее сторону. В целом, сильный пол в довольно большой мере сохранил обезьяний ритуал ухаживания; Радость,счастье. Эволюционно-консервативные варианты невербальной коммуникации — улыбка и смех; их конкретное значение, однако, претерпевало значительные и многократные перемены в ходе эволюции от мартышек до Homo sapiens; Страх. Из многих аспектов этого, невербально передаваемого, эмоционального состояния, отметим характерное для детей прикусывание засунутых в рот кончиков пальцев. Из истории нам известны карикатуры на политиков, застигнутых в момент сильного испуга (например, канцлера Меттерниха во время восстания 1848 г.). Даже люди с сильно выраженной способностью к самообладанию демонстрируют по крайней мере микросигналы страха (например, повышенную потливость). Заметные для окружающих невербальные сигналы страха в большинстве случаев весьма нежелательны для репутации политических лидеров. Политические лидеры выражают чувство страха, глядя вниз, совершая быстрые отрывистые движения, или как бы застывая на месте. Р. Мастерс полагает, что гримасы страха могут отнять у кандидата на политический пост всякие шансы на успех. Так произошло с Уолтером Мондейлом во время президентских выборов 1984 г., закончившихся для него неудачей. Гнев, раздражение. Интересно, что многие варианты этого типа невербальных сигналов имеют аналоги у всех приматов. Например, «молчаливый пронизывающий взгляд из-под нахмуренных бровей» есть человеческий вариант встречающегося у разных приматов угрожающего сигнала «с широко раскрытыми глазами и щелевидно сжатым ртом» (мартышки, например, отличаются от человека при производстве этого сигнала только тем, что не хмурят бровей; их хмурят шимпанзе, а павианы, напротив, высоко поднимают). П. Майер утверждает в своих работах гомологичность (эволюционное родство) агрессии и других форм агонистического (связанного с конфликтами) поведения животных и человека, например разного рода угрожающих демонстраций в животных сообществах и человеческом социуме. Пример такой демонстрации — сигнал, состоящий в раскрытии рта (пасти) и оскаливании зубов. «Ровный ряд крупных, белых, блестящих зубов воздействует на наше подсознание. Во рту противника они вызывают уважение, во рту приятного нам человека — усиливают расположение к нему» (Дольник, 1996, с.208). Интерес. Один из характерных невербальных сигналов у людей и некоторых животных (на что обратил внимание еще Ч. Дарвин) – наклон головы вбок, обычно влево. Однако такой наклон головы может рассматриваться (в сочетании с нежным выражением лица) и как элемент материнского поведения. В таком варианте он неприемлем для политиков, от которых ожидается мужественная суровость, и стоит им многих голосов избирателей, например, в США. Обман. Многие социобиологи спорят над вопросом — зачем в эволюции сохранились невербальные сигналы, говорящие об обмане партнера. Казалось бы, в этом случае было бы лучше лишить партнера (конкурента, противника) всякой информации об истинных намерениях обманывающего индивида … Так или иначе, человек имеет целый «букет» сигналов обмана, которые выдают говорящего неправду. Одни из этих сигналов (скажем, прикрывание рукой рта, потирание века) сравнительно легко устранимы усилием воли, а другие — так называемые микросигналы (расширение или сужение зрачков, испарина на лбу, румянец на щеках и др.) требуют длительной тренировки, профессионально необходимой для некоторых людей (политики, журналисты, телекомментаторы и др.).

Человек имеет врожденную способность правильно интерпретировать многие из невербальных сигналов, которые общи не только у различных культур человеческого общества, но и в принципе соответствуют сигналам человекообразных обезьян. Иначе говоря, их происхождение следует связывать по крайней мере со стадией общего предка человекообразных обезьян (и человека), жившего около 20 млн. лет тому назад.

Подчеркнем, однако, что наряду с эволюционно-консервативной компонентой невербальной коммуникации, наблюдаемой даже у слепоглухонемых от рождения детей (улыбка, смех, наморщивание лба, топанье ногой и др.), имеется и её весьма важная составляющая , формирующаяся под специфическим культурным влиянием. Некоторые невербальные сигналы (например, многие жесты) можно считать целиком продуктом человеческой культуры. Поэтому имеется значительная разница в значении целого ряда жестов в разных странах. Например, кольцо из большого и указательного пальца означает «все О.К.» в Америке, «0» или «ничего» во Франции, «деньги» в Японии и приглашение к гомосексуализму в Италии.

Даже у эволюционно-консервативных сигналов влияние культуры нередко меняет или полностью обращает их первоначальный смысл. Это наглядно видно на примере эволюции улыбки (которая, первоначально в эволюции приматов означает подчинение, далее – сигнал примирения и буфер агрессии) и смеха (который первоначально сигнализировал об угрозе нападения, далее, у высших приматов, об игровой, несерьезной угрозе, мол, «давай пободаемся!»).

Тем не менее, еще раз подчеркнем, что некоторые невербальные сигналы универсальны в своей основе у всех людей и встречаются у прочих приматов. К таким сигналам принадлежат важные для феномена харизматического лидерства выражения лица, свидетельствующие об отсутствии угрожающего поведения, способности владеть ситуацией, желании оказать поддержку другим людям. По убеждению Мастерса, люди положительно реагируют на кандидата, у которого теплая улыбка, дружелюбный наклон головы, который правильно устанавливает зрительный контакт с избирателями – не смотрит на них чересчур долго и пристально, но в то же время и не отводит взгляд каждую минуту, как если бы у него было что скрывать. Способность выражать поддержку – решающее средство, которое применяет шимпанзе-доминант или мартышка-доминант в группе. У эффективного политического лидера типа Ф.Д. Рузвельта или Р. Рейгана улыбка заставляет людей чувствовать себя хорошо, рассеивает конфликты. Уменьшение частоты конфликтов как раз и относится к важнейшим функциям политического лидера.

Роль невербальной коммуникации не прекращается и тогда, когда политические выборы закончены – президент или иное должностное лицо, «избранное народом», приступило к выполению своих обязанностей. Однако у каждого политика свой стиль: один продолжает живое общение с бывшими избирателями, другой утрачивает прямой, в том числе и невербальный, контакт с ними. Р. Мастерс формулирует в этой связи следующую гипотезу: «…Чем изолированее политик, тем в большей степени он должен прибегать к бюрократии или законодательным средствам, чтобы поддерживать свою власть» (Masters, 1983, S.89). В контексте этой гипотезы Мастерса проблема невербального контакта по линии «политик – граждане» оказывается связанной с дискуссией о бюрократических и небюрократических (стимулирующих неформальные контакты) взаимоотношениях людей, чему посвящен раздел 4 этой книги.

А.Г. Козинцев7 обратил внимание на три в разной степени эволюционно-консервативные поведенческие реакции человека – смех, плач и зевоту. Зевота присуща всем млекопитающим, смех имеет эволюционных предшественников у приматов, плач – уникален для гоминид (если не считать иные по происхождению и функции «крокодиловы слезы»). Несмотря на все различия, все три поведенческих реакции входят в репертуар невербальной коммуникации Homo sapiens, более того, обладают заразительностью для окружающих (являются сильными социальными релизерами) и на время приостанавливают речевое общение. Смех, плач и зевота стали механизмами защиты против стресса, вызываемого речью и культурой. В определенной мере заразительность (функция социального релизера) присуща и улыбке, особенно если это улыбка политического лидера. Как показал Мастерс в своих исследованиях, наблюдение за улыбающимся лицом активирует мышцу (зигомат) около нашего рта, и это заставляет нас, в свою очередь, улыбнуться.

7 Козинцев А.Г. Смех, плач, зевота: психология чувств или этология общения? // Этология человека на пороге 21 века: новые данные и старые проблемы. /Под ред. М.Л. Бутовской. М.: Старый Сад. 1999. С.97—121.

5.16.3. Этноцентризм и межэтнические конфликты. Индоктринирование. Проблематика межнациональных, межрасовых и вообще межэтнических отношений привлекает внимание многих биополитиков и социобиологов. Проводятся международные конференции и выходят в свет многочисленые сборники статей по указанной проблематике. Широкий интерес к ней не удивителен. Мир на пороге третьего тысячелетия был потрясён эскалацией кровавых этноконфликтов. Вспомним Чечню, Абхазию, Югославию. Проблематика этноконфликтов не ограничена зоной бывших социалистических стран. Достаточно напомнить, что около 500000 жителей Руанды, включая половину народности тутси, стали жертвами геноцида летом 1994 года. В мире существует неорасизм, антисемитизм. Международное беспокойство вызывает, например, обилис сайтов расисткого содержания в Интернете. Несмотря на очевидное влияние социокультурных факторов, проблематика межэтнических взаимоотношений во многих отношениях находится также в орбите биополитики. Предварительно определим понятия.

Этноцентризм (от греч. ethnos — народность, племя и kentron — центр, середина) —. избирательное отношение к представителям «своего» этноса (нации, народности, племени). Этноцентризм часто сочетается с ксенофобией (греч. xenos — чужой; fobos — страх) — неприятием чужих и предполагает культивируемые с раннего детства этнические предрассудки — неоправданно негативные установки по отношению к группе (в данном случае — национальности, племени, расе) и отдельным её членам.

И. Айбль-Айбесфельдт и другие ученые социобиологической и биополитической направленности связывают этноцентризм с территориальным поведением человека на групповом уровне, с межгрупповой изоляцией. Как и у животных, территориальное поведение связано с консолидацией группы как (био)социальной системы, распознаванием «своих» и «чужих», против которых направлено агонистическое поведение. Таким образом, предпосылкой этноцентризма является внутригрупповая афилиация, приводящая к разделению мира на «своих» и «чужих», «нас» и «их». Внутригрупповая афилиация, в свою очередь связывается в рамках биополитического подхода с первоначально внутрисемейными отношениями, с родственным альтруизмом как способом максимизации распространения своих собственных генов в потомстве. Сравнительные исследования. показывают, что способность к афилиативным связям эволюционировала в связи с развитием индивидуальной заботы о детенышах, включая их кормление, чистку, согревание и защиту. Эти формы поведения оказались пригодными также и для установления связей между взрослыми организмами. В ходе эволюции социального поведения возникают внутренне консолидированные и отчужденные от соседей социальные группы. Разделение других особей своего вида на «своих» и «чужих» — практически универсальная характеристика живых существ (и даже клеточных клонов). Она присуща и представителям вида Homo sapiens, как на стадии первобытных охотников-собирателей (см. раздел 3), так и в современном «цивилизованном » обществе. Таким образом, этноцентризм формируется в индивидуальном развитии как производное особого отношения (афилиации) к своей семье, т.е. родственного альтруизма. Недаром свою страну называют «родина», «отчизна» (тот же смысл имеет англ. fatherland, нем. Vaterland — земля отцов), а слово «патриот» происходит от лат. pater, греч. pateros — отец. Так в больших коллективах стимулируются чувства, характерные для малых групп, семей. «Семейные отношения» в рамках одного государства поддерживаются путём ритуалов, например, дней поминания предков («дзяды» в Беларуси и др.). Этот ракурс, несомненно, важен для понимания межэтнических конфликтов.

Немаловажная роль в развитии межгрупповой изоляции и даже агрессии отводится характерным для многих животных межсамцовым альянсам, в случае первобытных групп Homo sapiens речь шла о союзах взрослых мужчин одного племени. Консолидация групп и их воинственность по отношению к соседям обусловливалась, помимо прочих факторов, также «синдромом свирепых мужчин-воинов», которые любят драться. Помимо этого, женщины в тех же группах предпочитают мужчин, готовых воевать ради них (van der Deenen, 1998). Воинская доблесть как мотив переплеталась с более прагматическими мотивами, вытекающими из борьбы за ресурсы с конкурирующими группами. Войны с соседями велись ради приобретения женщин, скота и др. Таким образом, с мотивационной точки зрения межгрупповая агрессия имела смешанный характер (см. классификацию агрессии выше, подраздел 5.6.1.) – включала как «агрессию ради агрессии», так и инструментальную агрессию. Подобное положение сохраняется и в современных войнах, мятежах и других конфликтах политически организованных групп, когда солдаты (боевики, наемники) могут быть в основном мотивированы не враждебностью к противнику, а финансовым или моральным вознаграждением.

Роль биополитических факторов не умаляет значения социокультурных факторов в формировании групповых, племенных, этнических стереотипов. Как продемонстрировано в работах В.Ф. Поршнева и Леви-Стросса, уже в первобытном обществе под разделение людей на соплеменников и чужаков подводилась существенная культурная — мифологическая — база. «Своей» группе часто отводилась роль хранительницы мирового порядка, в то время как все остальные группы были средоточием хаоса. Первобытная ксенофобия сочетала два идейных компонента – представление о своем превосходстве и исключительности и убеждение, что во всех несчастьях повинно колодовство чужаков.

Для биополитики важно выяснение конкретных механизмов распознавания «своих» и «чужих». Эти механизмы имеют стереотипную природу. Уже бактерия классифицирует химические компоненты среды на две категории — атрактанты (полезные вещества) и репелленты (вредные вещества) и соответственно реализует две стереотипных поведенческих реакции. Стереотипы экономят живым существам на разных уровнях биологической эволюции время и энергию на обработку информации. Лоренц подчеркивал, что гуси уже в молодом возрасте знают, что всё рыжее, большое и пушистое очень опасно. Стереотипы позволяют быстро, по немногим решающим критериям распознать друга и врага, товарища по группе и постороннего, они упрощают мир и вызывают чувство уверенности. И в человеческом обществе стереотипные убеждения и базирующиеся на них предрассудки (национальные, расовые, а также половые и классовые) взаимосвязаны с особенностями нашего мышления, стремящегося «сводить сложное к простому» в конечном счете с работой мозга как «органа мышления». Мы вернемся к нейрофизиологическому обоснованию стереотипов в разделе 6.

Значительный биополитический интерес представляют опознавательные маркеры — те, обычно немногие, признаки, по которым индивид опознает «своих», отличая ото всех остальных представителей своего вида (в данном случае Homo sapiens). В человеческом обществе нередка ситуация, когда распознавание, например, этнической принадлежности человека производится подсознательно, и даже соответствующий стиль поведения возникает раньше, чем индивид осознает: перед ним соотечественник! (или, наоборот: чужак! негр! и др.). Р.Д.Мастерс и др. (см. Masters et al., 1991; Frey, 1998) предлагали испытуемым американцам видеозаписи речей американских, французских и немецких политических деятелей. В основной серии экспериментов звук выключали, и испытуемые не знали, кто из политиков принадлежит к какой национальности. Затем по нескольким шкалам, в том числе по «эмоциональному барометру», где 100 баллов — максимальная любовь, 0 — полная вражда, 50 – безразличие, оценивали эмоциональное отношение испытуемых американцев к этим политикам. Выяснилось, что в целом положительно (чуть больше 50 баллов) американцы отнеслись только к своим соотечественникам; к французам и особенно немцам американцы подсознательно отнеслись более негативно. Американцы казались американским испытуемым более «интеллигентными», «компетентными» и «сильными», чем их французские и немецкие коллеги. Французские политики представлялись американцам «сопереживающими», «энергичными», «оптимистичными», а немецкие — «скучными», «некрасивыми», «холодными». Для создания этого впечатления было достаточно 10 секунд просмотра видеозаписей. В другом эксперименте, проведенном с немецкими испытуемыми, отношение к предложенным 45 политическим лидерам из 16 стран сформировалось в течение 1/4 секунды!.Характерно, что когда в эксперименте Мастерса и др. с американскими испытуемыми включили звук (и стало возможным сознательное восприятие национальной принадлежности), американцы резко улучшили свое отношение к чужестранцам.

Опознавательные маркеры можно подразделить на

первичные маркеры, роднящие человека с другими живыми существами, такие как запах, внешность, голос (по этим критериям узнают друг друга новорожденный младенец и мать), а также биохимические критерии, например, комплексы гистосовместимости; вторичные, культурно-обусловленные, символические опознавательные маркеры: язык, диалект, акцент; одежда, стиль, манера поведения; наконец, паспорт, униформа, национальный флаг.

Чем больше маркеров совпадают у двух групп, тем по большему числу параметров возможно объединение в одну группу, тем сильнее афилиация. Можно вычленить следующие уровни общности людей (типы идентификации): 1) родство (люди чувствуют себя потомками одного предка), 2) фенотипическое сходство (видимое сходство черт лица или телосложения, стиля движений); 3) предварительное знакомство (многократная демнстрация испытуемому фотографии симпатичного человека усиливает расположение к нему); 4) общность языка ; 5) общность религии; 6) общность территории (людей объединяет место жительства). Племена, до сих пор сохраняющие первобытный уклад (без централизованного правительства), состоят из групп, сочетающих все уровни идентификации: единые для всех диалект языка, религия и территория дополняются верой в общего предка и видимым на глаз физическим сходством. Не удивительно, что многие из таких племен характеризуются интенсивной кооперацией внутри каждой группы и межгрупповой враждой. В то же время население многонациональных, многоязыковых империй (например, Австро-Венгрии) было объединено практически только общей территорией, что обусловливало неустойчивость подобных политических образований (Masters, 1998).

Этноцентризм и этнические предрассудки являются, по данным французского психолога Пиаже, нашедшим отражение в работах В.Теннесмана, Р.Мастерса, Ф.Солтера и других биополитиков, результатом следующих основных стадии индивидуального развития ребенка :

Первоначально ребенок классифицирует мир на «родичей», которых любит, и всех остальных, которых побаивается. Недоверие к «чужим» и поиск защиты у матери наблюдаются у младенцев в возрасте шести месяцев; С 6 до 12 лет формируется этническое самосознание — «неродичи» подразделяются на «соотечественников» — и «чужаков» (иностранцев); После 12 лет возникает компенсаторное понимание того, что чужестранцы — тоже люди, что их нравы и язык можно и должно уважать (для 3-го этапа необходимо культурное влияние интернационального или космополитического толка).

Вторая фаза развития этнических предрассудков. в жизни ребенка (6-12 лет) протекает наподобие того, что этологи называют импритингом (см. выше 5.3.). Предполагается, что в развитии ребенка имеется чувствительный период, в который он идентифицирует определенный внешний вид с «соотечественником», а другой комплекс черт — с «чужаком». Проводя аналогию между формированием этнических стереотипов и импринтингом у животных, биополитики подходят к проблеме индоктринирования в человеческом обществе. Индоктринирование понимается как сознательное, целенаправленное внушение политических идей, ценностей, символики, норм поведения группам людей. По существу, речь идёт об «идеологической обработке» людей в широком смысле этого слова. Индоктринирование предполагает вмешательство специальных людей (шаманов, жрецов и др.) и/или официальных организаций. Этим индоктринирование отличается от неформальной политической социализации, предполагающей спонтанное восприятие и освоение имеющихся в обществе политических идей и ценностей.

Путем индоктринирования людям можно внушить разнообразные идеи и системы ценностей — от христианского вероучения до марксизма – однако, независимо от конкретной идеологии, индоктринирование представляет эффективное средство консолидации людей в группы, мотивации их к тем или иным совместным действиям. И. Айбль-Айбесфельдт полагает, что индоктринирование частично зависит от тех же нейрофизиологических механизмов (в частности, тех же нейротрансмиттеров), которые обусловливают привязанность ребенка к своей семье. Люди следуют за флагам аналогично тому, как гусенок в эксперименте по импринтингу следует за мячиком (считая, что это его мама).

Идеи, внедряемые путем индотринирования, приобретает характер идеологии – системы установок, идей и ценностей, отражающих отношение к действительности, интересы, цели, умонастроения людей, классов, партий, субъектов политики и власти тех или иных эпох, поколений, общественных движений и т.д. Эффективность идеологий связана с тем, насколько успешно они выполняют следующие функции, в значительной мере связанные с биополитикой:

Идеологии организуют человеческое мышление и расставляют в нем приоритеты, так как содержат или подразумевают четкую теорию, объяняющую внешний мир и жизнь самого человека в социуме Идеологии повышают уважение человека к самому себе, показывают ему, что его жизнь имеет смысл и цель, поскольку в их состав входит та или иная социальная и политическая программа (в случае этноцентрических идеологий – представление об исключительном месте данной нации или иного этноса на международной политической арене), причем от сторонников идеологии ожидается не только ее признание, но и пркатическая деятельности по ее реализации Идеологии дают человеку ясные критерии для опознания «своих» и «чужих» (в общем случае это не обязательно этнические признаки – так, коммунисты дробили людей на пролетариат, «гегемон революции», и буржуазию, враждебный революции класс) Идеологии дают выход агрессивному потенциалу людей, поскольку обычно подчеркивают необходимость борьбы для достижения заявленных в этих идеологиях целей Идеологии используют в своих ритуалах и символах архаичные элементы, связанные с теми или иными эволюционно-консервативными гранями индивидуальной или социальной жизни и мышления человека (ряд идеологий берет на вооружение фаллические символы, сюжеты, связанные с материнством, ритуальные трапезы, напоминающие о коллективном поедании трофеев первобытной охоты) Наконец, идеологии приводят своих сторонников в приятное эмоциональное и физиологическое состояние (нейрофизиологический гомеостаз, см. ниже 6.6.1.)

Выше приводились различные опознавательные маркеры «своих» в противовес «чужакам». Некоторые из этих маркеров могут быть объектом политического манипулирования с целью усилить индоктринирование людей в плане этнической (или, скажем, классовой – в идеологиях типа марксизма) идентификации. Можно менять в нужную сторону прическу и цвет волос, даже форму носа, не говоря уже о сравнительно легко изменяемых культурных маркерах типа стиля одежды или социальных привычек, чтобы, действуя на подсознание людей и их эволюционно-консервативные грани поведения, доказать: Я – свой! Я ваш (Старший) брат! Такое индоктринирование с манипулированием маркерами важно для успеха политического лидера или целой элиты8.

8 «В Риме веди себя как римляне» – заголовок газетной статьи, в которой был описан визит Б.Н. Ельцина в Якутию-Саху. Статью украшала его фотография в костюме местного шамана.

Именно индоктринирование, по мысли ряда социобиологов (занятых проблемами человеческого общества) и биополитиков, отвечает за распространение социального поведения и эмоционального отношения к «своим» и «чужим», первоначально характерного для малых групп родичей, на большие, анонимные политические системы типа национальных государств. Индоктринирование как бы обусловливает фиктивное родство между представителями одного этноса, гражданами одного государства, даже не имеющими общих генов «пролетариями всех стран», растормаживая первобытные (и даже эволюционно-древние, унаследованные от животных) чувства принадлежности к группе «родичей», готовности защитить эту группу от «чужаков». Тем не менее, многие биополитики сомневаются, что мы обязаны этнокофликтами только некритическому восприятию индоктринированных нам идей. Есть работы о важной роли также чисто прагматических соображений в консолидации людей вокруг тех или иных знамен, в том числе национальных

Знания о биосоциальных корнях этноцентризма помогают в разработке социальных технологий, направленных на его преодоление. Одна из возможных социальных технологий заключается в том, чтобы подать «чужака» как «своего» — разрушив базу для формирования этнических предрассудков и самого этноцентризма. Для этой цели необходимо культивирование детских и юношеских межнациональных контактов с выработкой дружественных стереотипов в отношении традиционно недружественных национальностей (например, у греков по отношению к туркам и наоборот). Возможен, например, временный обмен детьми возраста предполагаемого «импринтинга» (6—12 лет) между двумя нациями с поселением их в семьях принимающей страны. А.Влавианос-Арванитис пытается достичь того же эффекта с помощью интернациональных Биос-Олимпиад, мирных состязаний в различных видах деятельности с заключением перемирий на период Олимпиады во всех «горячих точках» мира. Конечно, инициатива Президента Биополитической Интернациональной Организации преследует и немало других позитивных целей, связанных с био-культурной стороной биополитики, воспитанием людей планеты в духе уважения к многообразию национальностей и многообразию форм живого. Определенные надежды в плане снятия национальных предрассудков возлагаются и на средства массовой информации, в той мере, в какой они становятся ныне все более глобальными. Независимо от местных интересов, современные СМИ во многих случаях индоктринируют людей в направлении ослабления барьеров между этническими группами и локальными культурами.

Поскольку индоктринирование касается не только воспитания этнического самосознания и во многих случаях ксенофобии, но и других сторон мировоззрения, например, представления о необходимости иерархической социальной структуры, биополитик С. Петерсон предложил вмешаться в процесс индоктринирования и направить «импринтинг» в сторону стимуляции духа социального равенства и активного участия каждого в политической жизни общества. В этом случае есть реальная надежда, что дети станут демократическими личностями.

Территориальное поведение и у животных, и у людей может быть сопряжено с агрессией или ограничиться избеганием чужих. Последнее представляет собой наиболее мирный вариант территориального поведения, преобладающий у многих животных, например, у сурков. Учитывая, что «худой мир лучше доброй ссоры», люди, группы, нации могли бы рационально подойти к выработке оптимальных дистанций, позволяющих чувствовать себя в изоляции, без мешающего присутствия «других» и, в то же время, создавать предпосылки для контакта с этими «другими» по мере потребности.

Целесообразно с биополитической точки зрения также поставить вопрос о создании «буферных зон» между целыми нациями, государствами. Почему, например, не объявить спорные Фолклендские (Мальвинские) острова, из-за которых шла война в 1982 году, зоной взаимопонимания аргентинцев и англичан? (напомним в порядке сопоставления о зонах контакта, имеющихся в пределах взаимоперекрывающихся территорий у многих грызунов).

Данные и концепции этологии и социобиологии оказываются полезными при исследовании различных граней политического поведения и создания соответствующих социальных технологий. В настоящем разделе это было проиллюстрировано на примере: 1) притягательной силы политических лидеров (харизмы), которая в значительной мере зависит от биосоциальных («обезьяньих») сигналов доминирования и подчинения; 2) невербальной коммуникации (общения без слов), посредством которой передаются такие политически важные сообщения, как сигналы доминирования, обладания территорией, интереса и др.; 3) этноцентризма и этнических конфликтов, которые связаны с эволюционно-консервативным свойством различных живых организмов делить других индивидов на «своих» и «чужих»; 4) индоктринирования, впечатывания в мозг людей некритически воспринимаемых идеологий, что также имеет эволюционно-консервативную грань, поскольку опирается на внутригрупповую афилиацию, межгрупповую изоляцию и, вероятно, на аналоги импринтинга в человеческом обществе.

РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА Влавианос-Арванитис А., Олескин А.В. Биополитика. Био-окружение. Био-силлабус. Афины: Биополитическая Интернациональная Организация. 1993. Горелов А.А. Социальная экология. М. Изд-во Ин-та философии РАН. 1998. Гусев М.В. К обсуждению вопроса об антропоцентризме и биоцентризме// Вест. Моск. ун-та. Сер. 16 (Биология). 1991. N 1. С.3—6. Данилова Н.Н., Крылова А.Л. Физиология высшей нервной деятельности. М.: Учебная лите­ратура. 1997. Дерягина М.А. Эволюционная антропология. М.: Изд-во УРАО. 1999. Дерягина М.А, Бутовская М.Л. Этология приматов. М.: МГУ. 1992. Дольник В.Р. Непослушное дитя биосферы. Беседы о человеке в компании птиц и зверей. М.: Педагогика. 1994. Дольник В.Р. Вышли мы все из природы. Беседы о поведении человека в компании птиц, зверей и детей. М.: Linka Press. 1996. Дьюсбери Д. Поведение животных. Сравнительные аспекты. М.: Мир. 1981. Захаров А.А. Организация сообществ у муравьев. М.: Наука. 1991. Зорина З.А., И.И. Полетаева, Ж.И. Резникова. Основы этологии и генетики поведения. М.: Изд-во МГУ. 1999. Карпинская Р.С., Лисеев И.К., Огурцов А.П.. Философия природы: коэво­люционная стратегия. М.: Интерпракс. 1995. С. 13—78. Ламсден Ч., Гуршурст А. Генно-культурная коэволюция: человеческий род в становлении // Человек. 1991. № 3. С.11—22. Лоренц К.З. Агрессия (так называемое зло). М.: Прогресс. 1994. Майерс Д. Социальная психология. Спб., М., Харьков, Минск: Питер. 2000. Мак-Фарленд Д. Поведение животных. Этология и психобиология. М.: Мир. 1988. Николаев Ю.А. Дистантные информационные взаимодействия у бактерий // Микробиология. 2000. Т.69. № 5. С.597—605. Одум О.Ю. Основы экологии. М.: «Мир». 1975. Олескин А.В. Голограмма мира // Человек. 1990. № 3. С. 31—39. Олескин А.В. Биополитика (часть 1—3). Серия статей. // Вест. Моск. ун-та. Сер. 16 (Биология). 1994. № 2—4.

Курсовая работа: Энергоноситель

Содержание:

Эволюция биологических механизмов запасания энергии

1. «Ультрафиолетовый фотосинтез» с аденином в качестве антенны, улавливающей свет

2. Аденинсодержащие коферменты

3. Рнк, Днк, белки и мембраны

Как избежать разрушительных эффектов ультрафиолетового света

1. Запасные энергетические ресурсы и гликолиз

2. Протонные каналы и Н+-атфаза предотвращают закисление клетки при гликолизе

Возникновение фотосинтеза, использующего видимый свет

1. Бактериородопсиновый фотосинтез

2. Хлорофилльный фотосинтез

3. Дыхательный механизм энергообеспечения

ФОТОСИНТЕЗ И БИОСФЕРА

1. Запасание энергии

2. Ассимиляция двуокиси углерода

3. Выделение молекулярного кислорода

4. Молекулярные основы преобразования и запасания энергии света при фотосинтезе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ЭВОЛЮЦИЯ БИОЛОГИЧЕСКИХ МЕХАНИЗМОВ ЗАПАСАНИЯ ЭНЕРГИИ

Использование внешних энергетических ресурсов для совершения полезной работы — универсаль­на функция всех живых систем. Столь же непреложным фактом является то обстоятельство, что химия современной жизни базируется прежде всего на процессах, осуществляемых белками и нуклеиновыми кислотами. Что касается белков, то их вы­дающаяся роль в жизненных явлениях объясняется, скорее всего, необычайным разнообразием свойств молекул этого класса, обусловленным наличием в их структуре самых различных химических группи­ровок, которые удается уникальным образом распо­ложить в пространстве. Вот почему среди биохими­ков бытует афоризм: «Белок может все». Однако в явном противоречии с этой максимой находится факт, состоящий в том, что такие важнейшие функ­ции клетки, как хранение и реализация генетичес­кой информации, обеспечиваются прежде всего нуклеиновыми кислотами, а составляющие их мономеры-нуклеотиды используются клеткой в каче­стве коферментов и «конвертируемой энергетичес­кой валюты». В принципе можно представить себе, например, особый белок, кодирующий структуру других белков (как думал когда-то Н.К. Кольцов) или  конферменты, сделанные из аминокислот либо других веществ ненуклеотидной природы. И если этого в действительности не происходит, то нужно искать какие-то достаточно веские основания. Ни­же изложена концепция, предполагающая, что ре­шение загадки лежит в происхождении жизни.

Современные биохимические механизмы, без сомнения, несут на себе отпечаток эволюционного прошлого, так сказать, «родимые пятна» своей ис­тории. Не исключено, что выбор пал на нуклеино­вые кислоты по причине, сегодня уже не актуаль­ной, но сыгравшей решающую роль на заре становления живых систем.

«УЛЬТРАФИОЛЕТОВЫЙ ФОТОСИНТЕЗ» С АДЕНИНОМ В КАЧЕСТВЕ АНТЕННЫ, УЛАВЛИВАЮЩЕЙ СВЕТ

Синтез АТФ из АДФ под действием ультрафиоле­тового света. Путь от смеси органических и неорга­нических молекул к первой живой клетке был, по-видимому, столь долог, что требовался некий посто­янный источник энергии, доступный в течение все­го периода возникновения жизни. Среди возмож­ных кандидатов на роль такого источника, пожалуй, предпочтительнее всего ультрафиолетовый свет. Он поглощается любыми химическими веществами, резко повышая их реакционную способность благо­даря большому запасу энергии ультрафиолетового кванта. Есть основания считать, что на заре биоло­гической эволюции ультрафиолетовые кванты сво­бодно достигали поверхности Земли, лишенной в те времена современной кислородсодержащей атмо­сферы с ее поглощающим ультрафиолетовый свет озоновым слоем.

Моделируя атмосферу древнейшей Земли. К. Са­ган пришел к выводу о существовании в ней «окна» в области 240—290 нм, прозрачного для ультрафиолетового света, поскольку основные простые компоненты этой атмосферы (Н2О, СН4, NH3, CO2, CO и HCN) поглощают свет короче 240 нм, а формальдегид, также входивший, как полагают, в ее состав, имеет максимум поглощения длиннее 290 нм. Именно в этом «окне» располагаются спектраль­ные максимумы пуринов и пиримидинов.

Еще в 60-е годы С. Понамперума и сотрудники экспериментально показали, что облучение ультрафиолетовым светом синильной кислоты ведет к химическому синтезу аденина и гуанина. Обнаружено также, что облучение смеси метана, аммиака, водорода и воды вызывает образование как пуринов, так и пиримидинов, причем с наибольшим выходом для аденина. Ультрафиолетовый свет можно использовать также для синтеза аденозина из аденина и рибозы и далее аденозинмоно- и дифосфатов из аденозина и этилметафосфата. Но, пожалуй, наиболее важный опыт был поставлен теми же авторами с АДФ. Оказалось, что облучение смеси АДФ и этилметафосфата ультрафиолетовым светом дает АТФ с достаточно хорошим выходом, причем этот процесс демонстрируется в строго стерильных условиях и в отсутствие каких-либо белков.

К. Саган и С. Понамперума приводят следую­щие доводы в пользу заключения о том, что в каче­стве антенны для ультрафиолетового света аденин имеет преимущества по сравнению с другими пури­нами и пиримидинами: 1) наибольшее поглощение света в спектральном «окне», о котором шла речь выше; 2) наибольшая стабильность к разрушитель­ному действию ультрафиолетового света и 3) боль­шее время жизни возбужденного состояния, возни­кающего в ответ на поглощение ультрафиолетового кванта.

Расчеты Л.А. Блюменфельда и М.И. Темкина привлекли наше внимание к тому факту, что вели­чины изменения свободной энергии при наруше­нии ароматической структуры аденина близки к энергии реакции синтеза АТФ из АДФ и неоргани­ческого фосфата.

Приняв во внимание все названные выше обсто­ятельства, мы предположили следующий механизм фосфорилирования за счет ультрафиолетового све­та в первичных живых клетках:

1) адениновая часть АДФ поглощает ультрафио­летовый квант, что переводит ее в возбужденное со­стояние с нарушенной системой двойных связей. При этом аминогруппа аденина, соответствующая в обычном состоянии ароматической, приобретает свойства алифатической, что облегчает ее электро-фильную атаку атомом фосфора неорганического фосфата;

2) возбужденный аденин АДФ фосфорилируется, давая изомер АТФ, третий фосфорил которого находится при аминогруппе аденина;

3) фосфорил переносится с аденина на конеч­ный (второй) фосфат АДФ. Такой перенос должен облегчаться тем обстоятельством, что расстояние между аминогруппой аденина и вторым фосфатом в АДФ в точности равно размеру еще одного (третье­го) фосфатного остатка. Перенос фосфорила с аде-ниновой «головы» нуклеотида на фосфатный «хвост» должен сопровождаться его стабилизацией, поскольку весьма лабильный фосфоамид заменяет­ся на менее лабильный фосфоангидрид (рис. 1).

Стадии 2 и 3 гипотетичны и призваны объяснить механизм синтеза АТФ под действием ультрафиоле­тового света в опытах С. Понамперумы и сотрудни­ков [3].

АДЕНИНСОДЕРЖАЩИЕ КОФЕРМЕНТЫ

Аденин и реже другие пурины или пиримидины входят в состав ключевых коферментов и простетических групп ферментов, таких, как никотинамидадениндинуклеотид (НАД+), никотинамидадениндинуклеотидфосфат (НАДФ+), флавинадениндинуклеотид (ФАД), кофермент А (КоА), тиаминопирофосфат (производное витамина В,), витамин В12. Все эти соединения, как правило, построены по одному и тому же принципу. Они содержат: 1) ту или иную функциональную группу, непосредственно участву­ющую в катализе, 2) пурин или реже пиримидин и 3) гибкую связку, позволяющую сблизить две другие части молекулы. Особенно наглядно устройство динуклеотидов: в них плоские остатки никотинамида (в НАД+ и НАДФ+) или изоаллоксазина (в ФАД) ле­жат на также плоском остатке аденина. Продемон­стрирован перенос энергии от остатка аденина к остатку никотинамида или изоаллоксазина в ответ на поглощение аденином ультрафиолетового кванта. Поэтому можно предположить, что аденин, возбуждаясь ультрафиолетовым светом, передавал энергию на функциональную группу кофермента, который использовал эту энергию для проведения энергоемких химических реакций (например, вос­становления простых веществ среды до более слож­ных соединений первичной клетки).

Энергоноситель

Рис. 1. Схема «аденинового» фотосинтеза -предполагаемого первичного механизма запаса­ния энергии в живой клетке. Квант ультрафиоле­тового света поглощается адениновой частью аденозиндифосфата (АДФ), переводя ее в воз­бужденное состояние. Возбуждение облегчает присоединение неорганического фосфата (Ф) к аминогруппе аденина. В результате образуется ФАДФ, изомер аденозинтрифосфата (АТФ), где третий фосфат присоединен не к пирофосфатно-му «хвосту», а к адениновой «голове» АДФ. Затем происходит перенос фосфата от «головы» к «хвос­ту» с образованием обычного АТФ

РНК, ДНК, БЕЛКИ И МЕМБРАНЫ

В дальнейшем не слишком специфичный и не­регулируемый катализ, осуществляемый низкомо­лекулярными коферментами, был дополнен (а затем и вытеснен) процессами с участием высокомолеку­лярных катализаторов-ферментов, отличающихся огромной избирательностью в отношении субстра­тов и возможностью регулировать катализ. По-ви­димому, первыми ферментами были рибонуклеиновые кислоты (РНК) — полимеры, составленные из мономеров-нуклеотидов. Можно полагать, что адениновый фотосинтез катализировался комплекса­ми РНК с магниевыми солями АДФ и фосфата. При этом РНК могла бы выполнять также роль антенны, собирающей ультрафиолетовый свет и передающей возбуждение на АДФ.

Надо сказать, что еще и сегодня в некоторых (весьма немногочисленных) случаях биохимичес­кие реакции могут катализироваться в искусствен­ных условиях рибонуклеиновыми кислотами (так называемыми рибозимами). Однако несомненно, что каталитические функции современных орга­низмов осуществляются белками, обладающими большим, чем РНК, разнообразием хими­ческих группировок и их сочетаний.

Синтез белков, включая кодирование их структу­ры, первоначально осуществлялся рибонуклеиновы­ми кислотами. Затем функция кодирования была пе­редана дезоксирибонуклеиновым кислотам (ДНК), а сам катализ стал обслуживаться комплексами РНК и специальных белков (рибосомами и факторами трансляции), информационными и транспортными РНК и соответствующими ферментами.

Другим важнейшим изобретением биологичес­кой эволюции стали жиры и жироподобные веще­ства, прежде всего фосфолипиды. Замечательной особенностью фосфолипидов является их способ­ность самопроизвольно, без какой-либо помощи извне, образовывать тончайшую пленку, непрони­цаемую для гидрофильных веществ, таких, как нуклеотиды-коферменты, РНК, ДНК, белки и углево­ды. Эта пленка (мембрана) представляет собой бислой, образованный двумя рядами молекул фос­фолипидов, соприкасающихся гидрофобными (уг­леводородными) «хвостами». При этом гидрофиль­ные «головы» (фосфатные остатки) фосфолипидов оказываются на двух противоположных поверхнос­тях мембраны.

С образованием мембран стало возможно гово­рить о первичной живой клетке, содержимое кото­рой было отделено от внешней среды достаточно надежным барьером. Появление клетки как обо­собленного мельчайшего пузырька могло бы сыг­рать роль в защите от неблагоприятных эффектов ультрафиолетового облучения.

Как избежать разрушительных эффектов ультрафиолетового света

Запасные энергетические ресурсы и гликолиз

Ультрафиолетовый свет — обоюдоострое оружие. Он хорош тем, что способен развязать разнообраз­ные химические реакции, среди которых могут быть полезные, как, например, фосфорилирование адениновой аминогруппы АДФ. Но в то же время (и по той же причине) ультрафиолетовый свет опасен: он может разрушить уже синтезированные молекулы живой клетки. Одним из способов уменьшить ульт­рафиолетовую опасность могли стать запасные ве­щества — энергетические ресурсы, образуемые на свету, чтобы затем использоваться в темноте. Ультра­фиолетовый свет, достигающий поверхности океана, не может проникать на сколько-нибудь значитель­ную глубину из-за мутности, наличия растворенных веществ, поглощающих ультрафиолетовые кванты и, быть может, флуктуации плотности морской воды. Фактически только очень тонкий поверхностный слой подвергается бомбардировке этими квантами. Данное обстоятельство позволяет предположить следующий механизм энергообеспечения первич­ных живых клеток. Под действием движения слоев жидкости в океане клетки постоянно циркулирова­ли между тонкой верхней пленкой воды, доступной для ультрафиолетового света, и более глубокими слоями, которых он не достигал. При этом вблизи поверхности происходил синтез АТФ, использовав­шегося для образования резервных соединений, ко­торые затем расщеплялись на глубине, поддерживая ресинтез АТФ. В результате короткие экспозиции на ультрафиолетовом свету чередовались с гораздо бо­лее длительными периодами, где ультрафиолетовой опасности уже не было (рис. 2). Кроме того, резерв­ные вещества помогали клеткам пережить ночь.

Хорошими кандидатами на роль энергетическо­го резерва первичных клеток могли быть неоргани­ческие пиро- и полифосфаты. Они и сегодня игра­ют эту роль у некоторых видов живых существ. Например, в клетках грибов полифосфаты образу­ются из АТФ в условиях избытка энергетических ре­сурсов и расщепляются, давая АТФ, при дефиците источников энергии. Однако в подавляющем боль­шинстве дошедших до нас организмов функцию легко мобилизуемого энергетического резерва вы­полняют не полифосфаты, а углеводы. Их синтез за счет энергии АТФ (гликогенез) представляет собой длинную последовательность реакций, намного бо­лее сложную, чем синтез полифосфатов из АТФ.

Энергоноситель

Рис. 2. Энергетика первичной живой клетки, ос­нованная на «адениновом» фотосинтезе. Предпо­лагается, что ультрафиолетовые кванты, достигая поверхности первичного океана, использовались клеткой для синтеза АТФ, который запускал син­тез углеводородов (гликогенез). Клетка, увлекае­мая потоком океанской воды с поверхности на не­которую глубину, оказывалась вне досягаемости ультрафиолетового облучения. Здесь происходи­ло расщепление накопленных углеводов и синтез АТФ, использовавшегося для совершения клеткой различных типов полезной работы

Преимущество углеводов перед полифосфатами со­стоит в том, что в них запасены не только энергия, но и «строительный материал». Расщепление угле­водов (гликолиз) дает помимо АТФ карбоновые кислоты, такие, как пировиноградная кислота, ко­торая может использоваться клеткой при биосинте­зе самых разнообразных соединений.

Описаны два основных типа гликолиза. В одном случае (спиртовое брожение) конечными продукта­ми расщепления углеводов оказываются этиловый спирт и углекислый газ — вещества, легко проника­ющие через мембрану клетки. Это обстоятельство имеет как преимущества (нет проблемы переполне­ния клетки конечными продуктами гликолиза), так и недостатки (трудно вернуться назад, к углеводу, если конечные продукты уже вышли из клетки и разбавились в океане внешней среды).

Указанный недостаток отсутствует во втором, сегодня гораздо более распространенном типе гли­колиза, когда конечным продуктом оказывается молочная или какая-либо другая карбоновая кисло­та. Молочная кислота не проникает через мембрану, не покидает пределы клетки и потому может быть использована клеткой для ресинтеза углеводов, когда возникает такая возможность. Неудачно лишь то, что молекулы молочной кислоты, образу­ясь, диссоциируют с образованием ионов лактата и водорода. Последние также не могут пройти через мембрану, остаются в клетке и закисляют ее содер­жимое. Закисление, если его не предотвратить,

должно привести к гибели клетки из-за кислотной денатурации белков. Решение этой проблемы опи­сано в следующем разделе.

ПРОТОННЫЕ КАНАЛЫ И Н+-АТФАЗА ПРЕДОТВРАЩАЮТ ЗАКИСЛЕНИЕ КЛЕТКИ ПРИ ГЛИКОЛИЗЕ

У современных клеток проблема проникнове­ния через клеточную мембрану веществ, которые сами по себе не могут сквозь нее пройти, решается с помощью встроенных в мембрану белков-перенос­чиков. В частности, известны белки — переносчики ионов Н+. Так называемый фактор F0 — белок, вхо­дящий в состав Н+ — АТФ — синтазы, действует как пе­реносчик Н+ или протонный канал.

Можно предположить, что у первичных гликолизирующих клеток фактор F0 функционировал при отсутствии фактора F1 второго компонента Н+ — АТФ — синтазы, разрешая ионам Н+, образую­щимся при гликолизе, покинуть пределы клетки. Тем самым предотвращалось закисление внутри­клеточной среды, которая оказывалась в равнове­сии по ионам Н+ с внеклеточной средой. Единственным ограничением гликолиза в такой ситуации должно было стать закисление внеклеточной сре­ды, что автоматически вело к закислению содержи­мого клетки. Снять данное ограничение можно бы­ло достроив белок — переносчик ионов Н+ (фактор F0) другим белком, называемым фактором F,. спо­собным использовать энергию АТФ для активной откачки из клетки ионов Н+ через фактор F0. Изве­стно, что Н+ — АТФ — синтаза (комплекс факторов F0 и fj), действуя в обратном направлении, способна ка­тализировать вместо синтеза АТФ пиролиз АТФ, сопряженный с откачкой ионов Н+. Этот процесс носит название Н+ — АТФазной реакции. Можно по­лагать, что с образованием Н+ — АТФазы завершилось формирование первичной клетки, использовавшей ультрафиолетовый свет в качестве источника энер­гии для жизнедеятельности (рис. 3).

ВОЗНИКНОВЕНИЕ ФОТОСИНТЕЗА, ИСПОЛЬЗУЮЩЕГО ВИДИМЫЙ СВЕТ

Бактериородопсиновый фотосинтез

Со временем все меньше ультрафиолетовых квантов достигало поверхности Земли. Причиной тому было образование озонового слоя атмосферы в условиях повышения в ней концентрации кислорода. Кислород образовывался, по-видимому, вследствие фотолиза паров воды под действием того же ультрафиолетового облучения. Чтобы выжить в новых условиях, древние клетки должны были переключиться с ультрафиолетового света на какой-либо иной источник энергии, все еще доступный для них в новых условиях. Таким источником стал, вероятно, видимый свет.

Энергоноситель

Рис. 3. Как первичная клетка могла избавиться от ионов НГ, образуемых гликолизом: а — облегчен­ная диффузия ионов Н+ посредством белка (фак­тора F0), образующего Непроводящий путь сквозь клеточную мембрану; б — комплекс факто­ров F0 и F, (Н+ — АТФаза) активно откачивает из клетки ионы Н+ за счет гидролиза АТФ. Мембран­ные липиды показаны горизонтальной штрихов­кой, белки не заштрихованы

Другой сценарий эволюции мог бы состоять в том, что возникновение фотосинтеза, использую­щего видимый свет, произошло еще до помутнения атмосферы, а именно при проникновении жизни в более глубокие уровни океана, лишенные ультра­фиолета. Замена опасного ультрафиолетового излу­чения на безопасный видимый свет могла бы быть тем признаком, который лег в основу естественного отбора на данном этапе эволюции. В рамках этой концепции создание озонового слоя имеет биоген­ную природу, явившись результатом фотолиза воды системой хлорофилльного фотосинтеза зеленых бактерий и цианобактерий.

Новый фотосинтез должен был, как и прежде, образовывать АТФ, который к тому времени уже прочно занял место в центре метаболической кар­ты, выполняя роль «конвертируемой энергетической валюты» клетки. Однако аденин уже не мог играть роль улавливающей свет антенны, так как его мак­симум поглощения находится в ультрафиолетовой, а не в видимой области спектра. До нас дошли два типа фотосинтетических устройств, использующих видимый свет. В качестве антенны в одном из них служит хлорофилл, а в другом — производное вита­мина А, ретиналь, соединение с особым белком, названным бактериородопсином. Хлорофилл об­наружен у зеленых растений и почти у всех фотосинтезирующих бактерий. Исключение составляет одна группа соле- и теплоустойчивых архебактерий, содержащих бактериородопсин. Тем не менее именно бактериородопсин выглядит как эволюционно первичный механизм запасания клеткой энергии видимого света.

Бактериородопсин — светозависимый протон­ный насос. Он способен активно откачивать ионы Н+ из клетки за счет энергии видимого света, погло­щенного ретиналевой частью его молекулы. В ре­зультате световая энергия превращается в трансмем­бранную разность электрохимических потенциалов ионов Н+ (сокращенно протонный потенциал, или ∆ЭнергоносительН+). Для бактерий ∆ЭнергоносительН+ — это свободная энергия ионов Н+, откачанных из клетки во внешнюю среду. Ионы Н+ как бы стремятся вернуться в клетку, где их стало меньше и где возник недостаток положи­тельных электрических зарядов из-за действия бактериородопсинового Н+ — насоса. Энергия света, за­пасенная таким образом в виде ∆ЭнергоносительН-, освободится, если позволить ионам Н+ войти обратно в клетку. У микробов, имеющих бактериородопсин, ионы Н+ входят через комплекс факторов F0 и F1 таким обра­зом, что освобождающаяся энергия используется для синтеза АТФ. Нетрудно представить себе, как возник фотосинтез АТФ, катализируемый бактери­ородопсином и комплексом F0F1 С появлением бактериородопсина клетка научилась создавать ДДН+ за счет видимого света, а эта ∆ЭнергоносительН+, образовав­шись, просто развернула вспять Н+ — АТФазную ре­акцию, существовавшую ранее в качестве механиз­ма откачки из клетки гликолитических ионов Н+. Так комплекс F0F1 мог превратиться из АТФазы в АТФ-синтетазу (рис. 4).

Устройство бактериородопсина намного проще системы хлорофилльного фотосинтеза. Белковая часть бактериородопсина представляет собой одну полипептидную цепь средней длины, которая не содержит других коферментов и простетических групп, кроме ретиналя. Бактериородопсин чрезвы­чайно устойчив: без потери активности его можно кипятить в автоклаве при + 130°С, изменять содер­жание NaCl в омывающем мембрану растворе от ну­ля до насыщения, в широких пределах менять рН этого раствора. Более того, можно удалить выступа­ющие из мембраны концевые участки полипептидной цепи и даже расщепить эту цепь в одном месте по середине без ущерба для активности насоса. В то же время эффективность бактериородопсина как преобразователя энергии сравнительно низка: всего 20% энергии светового кванта превращается в ∆ЭнергоносительН+. При этом на один поглощенный квант через мембрану переносится один ион Н+.

Энергоноситель

Рис. 4. Бактериородопсиновый фотосинтез со-лелюбивых архебактерий. Ионы 1-Г откачиваются из клетки бактериородопсином — белком, содер­жащим ретиналь в качестве хромофора, то есть группировки, поглощающей видимый свет. Ионы Н* возвращаются в клетку, двигаясь «под гору» че­рез Н+ -АТФазный комплекс F0F,. При этом оказы­вается, что Н+ — АТФаза катализирует обратную ре­акцию, то есть синтез АТФ, а не его гидролиз

Хлорофилльный фотосинтез

Хлорофилльный фотосинтез отличается от бактериородопсинового большей эффективностью ис­пользования светового кванта. Он устроен таким образом, что либо на каждый квант переносится че­рез мембрану не один, а два иона Н+, либо помимо транспорта Н+ происходит запасание энергии в форме углеводов, синтезируемых из С02 и Н2О. Вот почему бактериородопсиновый фотосинтез был от­теснен эволюцией с авансцены. Он сохранился только у бактерий, живущих в экстремальных усло­виях, где более сложный и менее устойчивый хлорофилльный фотосинтез, по-видимому, просто не мо­жет существовать.

Хлорофилльный фотосинтез катализируется фер­ментной системой, включающей несколько белков. Квант света поглощается хлорофиллом, молекула которого, перейдя в возбужденное состояние, пе­редает один из своих электронов в фотосинтетиче­скую цепь переноса электронов. Эта цепь пред­ставляет собой последовательность окислительно-восстановительных ферментов и коферментов, на­ходящихся во внутренней мембране бактерий или хлоропластов растений, где локализованы также белки, связанные с хлорофиллом. Компоненты це­пи содержат, как правило, ионы металлов с пере­менной валентностью (железо, медь, реже марганец или никель). При этом железо может входить в состав тема (в таком случае белки называются цитохромами). Большую роль играют также негемовые железопротеиды, где ион железа связан с белком че­рез серу цистеина или реже азот гистидина. Помимо ионов металлов роль переносчиков электронов иг­рают производные хинонов, такие, как убихинон, пластохинон и витамины группы К.

Перенос по цепи электрона, отнятого от возбуж­денного хлорофилла, завершается по-разному в за­висимости от типа фотосинтеза. У зеленых бакте­рий, использующих комплекс хлорофилла и белка, называемый фотосистемой 1 (рис. 5, а), продуктом оказывается НАДН, то есть восстановленная форма НАД+. Восстанавливаясь, то есть присоединяя два электрона, НАД+ связывает также один Н+. В даль­нейшем образованный таким образом НАДН окис­ляется, передавая свой водород на различные субст­раты биосинтезов.

Что касается хлорофилла, окисленного цепью, то у зеленых серных бактерий он получит недостаю­щий электрон от сероводорода (H,S). В результате образуются также элементарная сера и ион Н+. Бе­лок, окисляющий H2S, расположен на внешней поверхности бактериальной мембраны, а белок, восстанавливающий НАД+, — на внутренней ее по­верхности. Вот почему оказывается, что запускае­мый светом перенос электронов от H,S к НАД»1″ об­разует ионы Н+ снаружи и потребляет их внутри бактерии. При этом внутренний объем клетки заря­жается отрицательно относительно внешнего. Тем самым создается ∆ЭнергоносительН+, которая потребляется Н+ — АТФ-синтазой (комплексом факторов F0 и F,), об­разующей АТФ при переносе ионов Н «под гору», то есть снаружи внутрь.

Другой тип бактериального фотосинтеза обна­ружен у пурпурных бактерий (рис. 5. б). Здесь дей­ствует набор ферментов, отличающихся от фер­ментного комплекса зеленых бактерий. Это несущая хлорофилл фотосистема 2 и комплекс III. Как и в предыдущем случае, процесс начинается с поглощения кванта хлорофиллом. Первоначатьно перенос электронов происходит по фотосистеме 2.

Затем вступает комплекс III, способный транспор­тировать электроны сопряженно с откачкой ионов Н+ из бактерии. Процесс завершается возвращени­ем электрона с комплекса III на хлорофилл. Что ка­сается ионов Н+, то они возвращаются в клетку че­рез Н+-АТФ-синтазу, образуя АТФ.

Отличительная черта фотосинтеза у пурпурных бактерий состоит в том, что система не нуждается во внешнем доноре электронов. Откачка ионов Н+ осуществляется путем циклического переноса элек­тронов, поддерживаемого энергией света. Данное обстоятельство можно отнести, по-видимому, на счет эволюционного усовершенствования фото­синтеза пурпурными бактериями, которые по мно­гим признакам являются эволюционно более про­двинутой группой, чем зеленые серные бактерии.

Энергоноситель

Энергоноситель

Рис. 5. Хлорофилльный фотосинтез зеленых сер­ных (а) и пурпурных (б) бактерий: а — хлорофилл, связанный с особым белковым комплексом — фо­тосистемой 1 (ФС1), возбуждается квантом света и отдает электрон по цепи электронных перенос­чиков на НАД+. Восстанавливаясь, НАД* связыва­ет внутриклеточный ион НГ. Потеря электрона на хлорофилле компенсируется окислением серово­дорода до серы и иона ИГ снаружи бактериальной клетки. Движение Н+ внутрь клетки через ком­плекс F0 F1 дает АТФ; б — хлорофилл, связанный с белком фотосистемы 2 (ФС2), поглощает квант света и запускает циклический перенос электро­нов. В этом процессе участвуют переносчики элек­тронов ФС2 и дополнительного белкового ком­плекса III. Перенос электронов комплексом III со­пряжен с откачкой ионов Н+ из клетки. Откачанные ионы I-Г возвращаются через комплекс F0 F, с об­разованием АТФ

Следующим шагом в эволюции фотосинтеза стали, по-видимому, цианобактерии. Цепь перено­са электронов в этом случае представляет собой комбинацию: а) фотосистемы 1 зеленых бактерий, б) фотосистемы 2 и комплекса III пурпурных бакте­рий и в) дополнительного комплекса, расщепляю­щего воду на О2 и Н+ (рис. 6). Фактически донором электронов вместо сероводорода (встречающегося в достаточных количествах лишь в некоторых придан­ных нишах) служит вездесущая вода, запасы которой практически неограниченны. В результате конечный акцептор электоров — НАДФ+ восстанавливается, а вода окисляется. Образующийся НАДФН окисляется затем сложной системой восстановления угле­кислого газа до глюкозы. Таким образом, фотосин­тез цианобактерии параллельно с образованием АТФ дает углевод — одно из главных резервных ве­ществ современных живых клеток. Нет сомнений, что цианобактерия является эволюционным пред­шественником хлоропластов — органелл зеленых растений, энергетика которых устроена в основном по той же схеме, что показана на рис. 6.

ДЫХАТЕЛЬНЫЙ МЕХАНИЗМ ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЯ

Побочным продуктом фотосинтеза у цианобактерий и растений служит молекулярный кислород. Нарастание его концентрации в атмосфере привело к появлению ферментов, убирающих этот сильный окислитель, опасный для жизнедеятельности. Веро­ятно, первой функцией ферментов, восстанавлива­ющих О2 до Н2О, было снижение внутриклеточной концентрации кислорода. Однако в дальнейшем аэ­робная клетка научилась извлекать пользу из этого процесса, создав дыхательную цепь электронного транспорта, сопряженного с откачкой ионов Н+.

Дыхательная цепь некоторых современных бак­терий включает уже знакомый нам комплекс III, служащий связующим звеном между двумя другими белковыми комплексами. Однако это уже не фото­системы 1 и 2, а ферменты, выполняющие функ­ции, противоположные таковым фотосистем 1 и 2. Ферменты, о которых идет речь, были названы ком­плекс I и комплекс IV.

Комплекс I не восстанавливает никотинамидный нуклеотид, а окисляет его. Комплекс IV не окисляет воду до О2, а восстанавливает О2 до воды. В итоге мы имеем сложную цепь реакций, начина­ющихся с окисления НАДН и кончающихся восста­новлением О2. Все три комплекса дыхательной це­пи способны откачивать из клетки ионы Н+ сопряжено с переносом электронов (рис. 7).

Энергоноситель

Рис. 6. Хлорофилльный фотосинтез цианобакте­рии. Квант света, поглощенный хлорофиллом фо­тосистемы 1, возбуждает перенос электронов по цепи, что завершается восстановлением НАДФ+ до НАДФН. Окисленный хлорофилл фотосисте­мы 1 восстанавливается комплексом III, который, в свою очередь, получает электрон от фотосисте­мы 2. Донирование электрона фотосистемой 2 требует еще одного кванта света (поглощаемого хлорофиллом этой фотосистемы). Потеря элек­трона на хлорофилле фотосистемы 2 компенсиру­ется за счет окисления молекулы воды до О2 и Н+. Ферменты, катализирующие всю цепь реакций переноса электрона от Н2О до НАДФ*, расположе­ны в мембране таким образом, что ионы Н+ отка­чиваются из бактериальной клетки, чтобы затем войти внутрь через FCF. и сделать АТФ. В хлоро-пластах зеленых растений происходят те же собы­тия, но ориентация всех ферментов противопо­ложна той, которая имеет место у цианобактерии и показана на рис. 6. Соответственно у хлоропла­стов фотосинтетическая цепь накачивает ионы Н+ внутрь, а комплекс F0F, переносит их наружу

Подобно тому как хлоропласты произошли от цианобактерии, митохондрии животных, растений и грибов ведут свое происхождение от аэробных бактерий. Поэтому неудивительно, что митохондриальная дыхательная цепь описывается той же схе­мой, что изображена на рис. 7.

Энергоноситель

Рис.7. Механизм дыхательного фосфорилирования в аэробных бактериях и митохондриях. Фер­ментные комплексы I, III и IV катализируют пере­нос электронов от НАДН к О2 с образованием во­ды. Перенос электронов сопряжен с откачкой ионов Н*. Возвращение ионов Н+ через F0F1 приво­дит к синтезу АТФ

ФОТОСИНТЕЗ И БИОСФЕРА

Основным и практически неиссякаемым источ­ником энергии на поверхности Земли является энергия солнечного излучения, постоянным пото­ком поступающая из космоса благодаря протека­нию термоядерных реакций на ближайшем к нам светиле — Солнце. Как показано на рис. 1, спектр поступающего на Землю солнечного излучения со­ответствует спектру излучения абсолютно черного тела, нагретого до 5900 К. Полный поток солнечно­го излучения (измеренный за пределами земной ат­мосферы), приходящийся на единицу поверхности, нормальной к направлению на Солнце, близок к 1400 Вт/м2. Значительная часть этой энергии прихо­дится на область видимого и ближнего инфракрас­ного излучения (0,3 — 1,0 мкм) — фотосинтетически активную радиацию, эффективно поглощаемую пигментами, участвующими в фотосинтезе расте­ний и фотосинтезирующих бактерий.

Какая бы часть спектра этого излучения ни по­глощалась на Земле, это в конечном счете приводит главным образом к нагреванию поверхности плане­ты и ее атмосферы, или же энергия вновь испуска­ется в космическое пространство. Какова же роль фотосинтеза, фотосинтезирующих организмов в улавливании этой энергии? Почему утверждают, что фотосинтез — это энергетическая основа биоло­гических процессов, энергетический движитель развития биосферы? Почему говорят как о фотоавтотрофии (то есть о питании за счет света) биосфе­ры в целом, так и о фотоавтотрофии человечества, а жизнь на Земле называют космическим явлением прежде всего потому, что она существует и развивает­ся за счет энергии, поступающей к нам из космоса — от ближайшего космического светила?

Как известно, фотосинтез растений заключается в преобразовании и запасании солнечной энергии, в результате которого из простых веществ — угле­кислоты и воды — синтезируются углеводы и выде­ляется молекулярный кислород. В общем виде этот процесс можно описать следующим уравнением (рис. 2).

Несмотря на кажущуюся простоту фотосинтеза, на Земле, пожалуй, нет более удивительного про­цесса, который смог бы в такой степени преобразо­вать нашу планету.

ЗАПАСАНИЕ ЭНЕРГИИ

Как следует из уравнения (рис. 2), на каждый ас­симилированный в процессе фотосинтеза моль уг­лекислоты запасается 114 ккал энергии. В чем же состоит достоинство запасания солнечной энергии растениями по сравнению с неорганизованной («нефотосинтезирующей») системой? Любое ве­щество, поглощая квант солнечной энергии, пере­ходит в возбужденное состояние, что уже можно рассматривать как преобразование энергии элект­ромагнитного излучения и ее запасание. Однако энергия электронного возбуждения очень быстро (за 10-13 – 10-11 сек) растрачивается на тепло или же вновь излучается в пространство (для сложных ор­ганических молекул типа хлорофилла этот процесс происходит за 10-8 – 10-9 сек) и, следовательно, в ви­де возбужденных состояний энергия света может быть запасена лишь на незначительные доли секун­ды. В результате же фотосинтеза энергия поглощен­ного кванта света (или, лучше сказать, часть этой энергии) запасается надолго: от минут и часов до сотен и даже миллионов лет (как это имело место, например, при образовании горючих ископаемых — нефти, природного газа, каменного угля, торфа в результате разложения наземных и морских расте­ний или животных). Но этим, конечно, не исчерпы­вается специфика фотосинтеза в использовании солнечной энергии. Так, формирование горных ледников и озер тоже происходит за счет энергии Солнца, идущей на испарение воды, и при этом то­же происходит запасание солнечной энергии на длительное время. В связи с этим говорят об еще од­ном преимуществе фотосинтеза: запасание солнеч­ной энергии происходит в очень удобной для биоло­гического использования форме — молекулярной, в виде богатых энергией связей, в основном в сахарах и их производных, а также в аминокислотах, белках, жирах, которые в любой необходимый момент мо­гут быть использованы растениями или «съевши­ми» их нефотосинтезирующими (гетеротрофными) организмами для покрытия своих энергетических потребностей, для биосинтеза собственных высо­комолекулярных соединений.

Энергоноситель

Рис. 1. Интенсивность падающего на Землю солнечного излучения (Нl) в зависимости от длины волны. Заштрихованные области соответствуют ненаблюдаемым на уровне моря участкам спектра из-за их поглощения указан­ными компонентами атмосферы. 1 — Солнечное излучение за границей атмосферы, 2 — солнечное излучение на уровне моря, 3 — излучение абсолютно черного тела при 5900 К. (Справочник по геофизике и космическому про­странству. Под ред. С.Л. Валлея и Мак Гроу-Хилла, Нью-Йорк, 1965).

Фотосинтез

Энергоноситель

Рис. 2. Уравнение фотосинтеза кислородвыделяющих фотосинтезирующих организмов.

Масштабы фотосинтетического преобразова­ния и запасания солнечной энергии огромны: каж­дый год за счет фотосинтеза на Земле образуется около 200 млрд. тонн биомассы, что эквивалентно энергии, равной 3 • 1021 Дж или 7,2 • 1020 кал. При этом необходимо иметь в виду, что фотосинтез — единственный биологический процесс, протекаю­щий с запасанием (с увеличением) свободной энер­гии. Все остальные процессы, как в растениях, так и в животных, проходят за счет химической энергии, накапливаемой в фотосинтезирующих организмах в результате преобразования поглощенного солнеч­ного света. Следовательно, практически вся живая материя на Земле представляет собой прямой или отдаленный результат фотосинтетической деятель­ности растений, которые являются посредниками между неиссякаемым источником энергии — Солн­цем и всем живым миром нашей планеты. Именно поэтому мы говорим о фотоавтотрофии биосферы Земли, в том числе и о фотоавтотрофии человече­ства. Население Земли ежегодно потребляет около 1 млрд. тонн продуктов питания, что соответствует 15 • 1018 Дж, если считать численность населения равной 5 млрд. человек. Следовательно, человечест­во потребляет в виде органических веществ лишь около 0,5% всей энергии, запасаемой в результате фотосинтеза. Общее потребление энергии в миро­вом масштабе составляет 3 — 4 • 1020 Дж в год, то есть около 10% всей энергии, запасаемой за год благода­ря фотосинтезу. Разведанные запасы ископаемого топлива (нефти, газа, угля, торфа) по запасенной в них энергии соответствуют продукции фотосинте­тической деятельности на Земле приблизительно за 100 лет, что эквивалентно также энергии, которая содержится во всей биомассе, находящейся в насто­ящее время на нашей планете.

АССИМИЛЯЦИЯ ДВУОКИСИ УГЛЕРОДА

Ежегодная ассимиляция углекислого газа на Земле в результате фотосинтеза составляет около 260 млрд. тонн, что эквивалентно 7,8 • 10’° тонн уг­лерода, и это связывание углерода компенсируется выделением практически такого же количества СО2 в результате дыхания нефотосинтезирующих орга­низмов. Количество СО2, вовлекаемого в цикл «фо­тосинтез—дыхание», составляет около 10% массы углекислого газа в атмосфере, которая в 1980 году была эквивалентна 7,1 • 10″ тонн углерода. В то же время до 1860 года атмосфера содержала лишь 6,1 • 10й тонн углерода в виде СО2, и это 15%-ное увеличение СО2 в атмосфере связывают прежде все­го с появлением дополнительного источника СО2 вследствие интенсивного сжигания ископаемого топлива, которое эквивалентно в настоящее время 5 • 109 тонн углерода в год и увеличивается в среднем на 4,3% в год.

Необходимо отметить, что значительно большая часть углерода содержится в виде карбонатов в оса­дочных породах — 5,5 • 1016 тонн, в живых (в основ­ном леса) и отмерших организмах — 3,5 • 1012тонн. В мировом океане содержится в 60 раз больше угле­рода, чем в атмосфере (3,5 • 1013 тонн), что связано с очень высокой растворимостью СО2 в воде и обра­зованием Н2СО3 и, следовательно, можно было бы предположить, что незначительное дополнитель­ное поступление СО2 в результате сжигания иско­паемого топлива, которое составляет менее одного процента в год от содержания углекислого газа в ат­мосфере, не должно приводить к заметному увели­чению содержания СО2 в атмосфере. Однако в дей­ствительности лишь в верхних слоях океана, содержащих лишь 1,5% всего углерода, растворен­ного в воде, обмен углерода с атмосферой осуще­ствляется достаточно быстро (за 6 — 7 лет), тогда как для установления такого равновесия с глубинными слоями океана требуется несколько тысячелетий. Вследствие этого сжигание ископаемого топлива в промышленном масштабе привело к увеличению содержания СО2 в атмосфере с 0,027% (в доиндустриальную эпоху) до 0,034% в настоящее время. Рас­четы показывают, что к 2035 году содержание угле­кислого газа в атмосфере удвоится, то есть будет составлять около 0,06%. Основным последствием этого, как считается, будет глобальное потепление климата, обусловленное так называемым «теплич­ным эффектом», связанным с тем, что углекислый газ «прозрачен» для основной части солнечного света, но задерживает (поглощает) тепловое (ин­фракрасное) излучение от нагретой Солнцем по­верхности Земли. Увеличение концентрации СО2 в атмосфере в два раза может привести к повышению температуры поверхности Земли на 2 — 3°С, причем оно будет минимальным в тропической зоне и мак­симальным в высоких широтах (8 — 11°С). Такое повышение температуры вызовет таяние льдов, особенно в Антарктиде, что может привести к по­вышению уровня моря на 5 м и затоплению значи­тельной части суши. Поэтому возможность гло­бального потепления климата становится сейчас проблемой всего человечества. Согласно Междуна­родной конвенции, принятой в 1992 году, развитые индустриальные страны будут проводить политику ограничения промышленного выброса СО2 в атмо­сферу, а также защиты и увеличения стоков и резер­вуаров СО2, то есть растительности. Обсуждается даже вопрос о том, что страны с повышенным вы­бросом СО2 должны платить компенсацию странам, где потребление С02 превышает его продукцию. В этой связи необходимо отметить, что, согласно оценкам, проведенным российскими учеными, Россию, наряду с северными территориями Канады, но отнести к странам с увеличенным потреблением СО2, что связано главным образом с «отставанием» минерализации органического вещества от фотосинтетической ассимиляции СО2 в условиях переувлажненных почв на фоне невысоких темпе­ратур в северных областях нашей страны. Интерес­но отметить мнение академика А.Л. Яншина о том, что для России, более 50% территории которой рас­положено в зоне вечной мерзлоты, повышение кон­центрации СО2 и связанное с ним потепление кли­мата выгодно. При этом следует также учитывать, что двукратное повышение содержания СО2 в атмо­сфере приведет к 60%-ному повышению скорости фотосинтеза на Земле.

ВЫДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНОГО КИСЛОРОДА

Приобретенная в процессе эволюции (более 2 млрд. лет назад) способность фотосинтезирующих растений к выделению молекулярного кислорода в результате окисления воды (см. рис. 2) привела к поистине революционным преобразованиям на Земле, из которых необходимо отметить следующие.

1. Фотосинтезирующие организмы, а через их посредство и вся живая природа, получили доступ к практически неиссякаемому и возобновляемому источнику электронов, участвующих во всех био­энергетических процессах, — воде, что, естествен­но, привело к резкому возрастанию масштабов фо­тосинтеза и поступления энергии в биосферу. Ранее фотоокислению могли подвергаться лишь восста­новленные вещества типа H2S, представленные на Земле в довольно ограниченном количестве.

2. Продукт фотосинтетического окисления воды — молекулярный кислород, содержание которого в атмосфере возросло в результате фотосинтеза прак­тически от нуля в древней атмосфере до 21% в на­стоящее время, вызвал значительные изменения во всей живой природе. Появление в атмосфере сво­бодного О2 привело к массовой гибели существовав­ших тогда организмов, для которых такой сильный окислитель как кислород оказался сильнейшим ядом, поскольку он резко нарушал протекание био­энергетических процессов. В то же время в резуль­тате длительной эволюции на фоне возрастающей концентрации О2 в атмосфере появились новые, аэ­робные организмы, обратившие наличие О2 себе на пользу. Они сумели включить его в свой метаболизм в качестве эффективного конечного акцептора эле­ктронов в дыхательной цепи. Это позволило под­нять биоэнергетику на новый, значительно более высокий уровень, так как в этом случае происходит более эффективное «сжигание» органики. Так, на­пример, выход макроэргического эквивалента — аденозинтрифосфата (АТФ) на одну молекулу ис­ходной гексозы составляет две молекулы при мо­лочнокислом брожении и 36 — 38 молекул (то есть в 18—19 раз выше) при аэробном дыхании.

Фотосинтетическое образование О2, сопровож­дающееся поглощением СО2, в сочетании с появив­шейся возможностью аэробного дыхания, при кото­ром происходит обратный процесс — потребление 02, сопровождающееся освобождением СО2, при­вело к образованию замкнутых циклов О2 и СО2, имеющих глобальные масштабы. Сочетание этих циклов позволяет восполнять содержание как СО2, так и О2, а их участие в едином цикле «фотосинтез-дыхание» обеспечивает постоянное поступление энергии в биосферу (см. рис. 2).

3. Появление кислородвыделяющих организмов привело к тому, что практически все процессы на поверхности Земли приняли биогеохимический ха­рактер. Именно в этот период значительного повы­шения О2 в атмосфере произошло окисление соеди­нений железа, серы, марганца, причем на это ушло более 95% кислорода, выделенного фотосинтезирующими организмами за всю историю биосферы. Атмосфера Земли до появления кислородвыделя­ющих фотосинтезирующих организмов была раз­реженной и состояла главным образом из СО2 и аммиака. По мере возрастания О2 в атмосфере значи­тельно увеличивается и содержание молекулярного азота благодаря окислению аммиака. Сам процесс фотосинтеза, сопровождающийся образованием и запасанием органического вещества, привел к зна­чительному, более чем в 100 раз, уменьшению со­держания СО2 в атмосфере.

В результате первичная разреженная атмосфера превратилась во вторичную плотную азотокислородную оболочку Земли. Теперь солнечная и другие виды космической радиации, прежде чем достичь поверхности, должны были фильтроваться через мощный слой атмосферы. Кроме того, под действи­ем фотохимического процесса в верхних слоях ат­мосферы двухатомный молекулярный кислород превращается в трехатомную молекулу озона, имею­щего интенсивное поглощение в области жесткого ультрафиолета (0,2 — 0,3 мкм). В результате образо­вавшийся озоновый экран стал задерживать наибо­лее опасную для живых организмов ультрафиолето­вую радиацию.

Таким образом, фотосинтез, основанный на окислении воды, благодаря возможности использо­вать воду в качестве субстрата стал мощным постав­щиком энергии в биосферу, революционным обра­зом обогатил биоэнергетику благодаря включению О2 в метаболизм живых организмов, защитил жи­вую материю от гибельного действия космической радиации. Все это индуцировало мощное развитие биологической материи на Земле, приведшее в ко­нечном счете к появлению человека. И в настоящее время фотосинтез лежит в основе биологического круговорота энергии и веществ на Земле, от мас­штабов которого зависит и жизнь на нашей плане­те, и ее разнообразие и возможности.

МОЛЕКУЛЯРНЫЕ ОСНОВЫ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ И ЗАПАСАНИЯ ЭНЕРГИИ СВЕТА ПРИ ФОТОСИНТЕЗЕ

Живая природа настолько рационально решает проблемы эффективного улавливания солнечной энергии, ее преобразования и запасания в удобной для биологического потребления форме, что до сих пор не удается воспроизвести основные этапы фо­тосинтеза в искусственных системах. Первичное улавливание и преобразование энергии света при фотосинтезе происходит с непременным участием хлорофилла, что было выявлено уже в классических работах К.А. Тимирязева, показавшего, что именно та часть солнечного света, которая поглощается хлорофиллом, эффективно инициирует процесс фотосинтеза.

Как показано на рис. 3а, молекула хлорофилла состоит из порфиринового ядра, образованного тетрапиррольным кольцом с расположенным в цент­ре атомом магния, и фитольного хвоста. Хлорофилл относится к классу веществ, называемых пигмента­ми, то есть сильноокрашенных соединений, харак­теризующихся интенсивным поглощением види­мого света. Было установлено, что система «легко возбудимых» сопряженных связей порфиринового кольца обусловливает высокую способность хлоро­филла к поглощению света (рис. 36). Так, милли­метровый слой 1 мМ раствора хлорофилла погло­щает около 90% падающего на него красного или синего света (зеленый свет поглощается менее эф­фективно, что и определяет зеленый цвет расте­ний). Для хлорофилла, как и для других пигментов, характерно относительно длительное время, около 1(Г8 сек, нахождения в возбужденном состоянии, что важно для участия хлорофилла в фотохимичес­ких реакциях. У многих других пигментов, напри­мер, у производных хлорофилла, у которых цент­ральный атом магния заменен на медь или марганец, это время гораздо ниже вследствие чрезвычайно быстрого перехода энергии электронного возбуж­дения в тепло.

Для выяснения молекулярных основ участия хлорофилла в первичных процессах преобразова­ния солнечной энергии при фотосинтезе важней­шее значение имело открытие, сделанное нашим соотечественником, академиком А.А. Красновским, который показал, что при переходе в возбужденное состояние в результате поглощения кванта света молекула хлорофилла приобретает свойство всту­пать в такие окислительно-восстановительные (то есть идущие с переносом электронов) реакции, к которым она не была способна в темноте. При этом молекула хлорофилла (Хл) может потерять свой электрон, то есть окислиться, отдав его другому ве­ществу, называемому в данном случае акцептором (А) электрона, тогда как хлорофилл выступает в данной реакции как донор электрона. Эта реакция получила название реакции Красновского. Возбужденная молекула хлорофилла (Хл*) может также восстанавливаться, то есть принять «лишний» эле­ктрон, отобрав его у другого вещества, служащего в данном случае донором (Д) электрона. Если поми­мо Хл в системе присутствуют Д и А, то в результате сочетания процессов окисления Хл и его восстанов­ления свет, поглощаемый хлорофиллом, будет ин­дуцировать перенос электрона от Д к А с образова­нием Д+ (окисленного Д) и А- (восстановленного А). Хлорофилл при этом, несмотря на участие в двух ступенях переноса электрона, возвращается в исход­ное состояние готовности к новому фотохимическо­му циклу переноса электрона, согласно реакции

Энергоноситель

Энергоноситель

Энергоноситель

Рис. 3. Структурная химическая формула (а) и спектр поглощения (зависимость поглощения от длины волны) (б) хлорофилла.

В результате получается система с разделенны-мрядами Д+ХлА- (элементарная электрическая баторейка), в которой может быть запасена значи­тельная часть энергии кванта света, поглощенного хлорофиллом. Как показано в работах последних десятилетий, именно этот принцип — фоторазделения зарядов — лежит в основе первичного преобразования энергии света при фотосинтезе.

Как показано на рис. 4, хлорофилл, определяю­щий зеленый цвет листа растения, распределен не по всей растительной клетке, а сосредоточен в пластидах, называемых хлоропластами. В хлоропластах сосредоточен фотосинтетический аппарат, и их роль состоит в энергообеспечении клетки за счет поглощенного света. Хлоропласт имеет геном, ко­торый делится при делении хлоропласта. Несмотря на наличие собственного генома, обеспечивающего синтез большей части структур фотосинтетическо­го аппарата, ряд строго необходимых для протека­ния фотосинтеза компонентов (например, основ­ные ферменты, участвующие в биосинтезе хлорофилла, некоторые белки, входящие в систему фотосинтетического окисления воды), кодируются в клеточном геноме. Хлоропласт заполнен так на­зываемыми тилакоидами — замкнутыми сплющен­ными «мешочками», которые состоят из двухслой­ных липидных мембран, образованных в результате впячивания внутреннего слоя двухслойной мембра­ны, ограничивающей весь хлоропласт от цитоплаз­мы. Тилакоиды сгруппированы в плотно упакован­ные темно-зеленые «стопки», получившие название гран, которые связаны между собой частью тилакоидов. В мембраны тилакоидов погружены белки или белковые комплексы, большая часть которых насквозь пронизывает мембрану. Только часть из этих комплексов окрашена в зеленый цвет, то есть содержит хлорофилл; было установлено, что прак­тически весь хлорофилл находится в хлорофилл-белковых комплексах, или, лучше сказать, в пиг­мент-белковых комплексах, поскольку все они на­ряду с хлорофиллом содержат другие пигменты.

Энергоноситель

Мембрана тилакоида Рис. 4. Локализация фотосинтетического аппарата в клетке зеленого растения.

Пигмент-белковые комплексы можно разделить на две функциональные группы. Основная функ­ция первой из них — «светособирающих» или «ан­тенных» пигмент-белковых комплексов — состоит в эффективном улавливании энергии света. Более 90% всего хлорофилла сосредоточено именно в «ан­тенных» комплексах. Большая их часть представля­ет собой белки с молекулярной массой от 20000 до 70000, на каждом из которых расположены 10 — 40 молекул хлорофилла. Помимо основного пигмента — хлорофилла а — в состав этих комплексов входит его аналог — хлорофилл б, а также каротиноиды — пигменты желтого или оранжевого цвета (один из них, бета-каротин, определяет окраску моркови). Цианобактерии содержат также бесхлорофилльные пигмент-белковые комплексы — фикобилины, окра­шенные в синий или красный цвет. Они эффектив­но поглощают свет в области спектра, где хлоро­филл имеет слабое поглощение, что позволяет осуществить более эффективное улавливание сол­нечной энергии.

Энергия возбуждения от светособирающих пиг­ментов с очень высокой эффективностью (близкой к 100%) передается на хлорофилл другой группы пигмент-белковых комплексов — фотохимические реакционные центры. Их основная и важнейшая для всей биосферы функция состоит в том, чтобы преобразовать энергию электронного возбуждения хлорофилла (полученную в результате поглощения света в данном комплексе или в результате мигра­ции возбуждения от светособирающих комплексов) в энергию разделенных зарядов, подобно тому, как это происходит в реакции Красновского, описан­ной выше.

У кислородвыделяющих организмов имеется два типа реакционных центров, функционирующих в так называемых фотосистеме 1 (ФС-1) и фотосис­теме 2 (ФС-2) (рис. 5). Аналоги каждого из этих ре­акционных центров обнаружены у ряда фотосинте-зируюших бактерий, и молекулярная структура одного из них, выделенного из пурпурной бактерии Rhodopseudomonas viridis, впервые была установле­на с помощью рентгеноструктурного анализа. Не­обходимо отметить, что значительная часть знаний о структурной и функциональной организации фо­тосинтетических реакционных центров получена при помощи изучения именно бактериальных реак­ционных центров. Они отличаются высокой ста­бильностью в изолированном из мембраны состоя­нии, и именно из них удалось впервые получить

кристаллы, использование которых в рентгено-структурных исследованиях позволило получить данные о молекулярной структуре реакционного центра. За эту работу группа немецких исследовате­лей в 1988 году получила Нобелевскую премию.

Бактериальный реакционный центр состоит из трех полипептидов с молекулярной массой от 24000 до 32000, на которых расположены молекулы одно­го из представителей хлорофиллов — бактериохлорофилла (Бхл) и две молекулы его безмагниевого производного — бактериофеофитина (Бфф). Две из четырех молекул Бхл расположены настолько близ­ко друг к другу (около 3 Å), что формируют ком­пактное образование — димер (П), а четыре другие одиночные молекулы пигментов образуют две сим­метричные по отношению к П цепочки Бхл—Бфф. Энергия электронного возбуждения, полученная в результате поглощения света пигментами самого реакционного центра или в результате ее миграции от светособирающих комплексов, локализуется в конечном счете на П. Возбужденный П, обозначае­мый как П*, за время около 10-12 сек передает свой электрон на одну из одиночных молекул пигмента, так что в результате образуется первичное состоя­ние с разделенными зарядами П+Бфф-. Это состоя­ние обладает очень коротким временем жизни (око­ло 10~8 сек) вследствие возможного возврата электрона от Бфео- к П+. Однако вероятность этого процесса очень низка благодаря более быстрому (2 • 10-10 сек) «прямому» переносу от Бфео- к «ста­бильному» акцептору электрона, получившему на­звание Q. При этом образуется состояние П+БфеоQ-, время жизни которого уже составляет около 10-3 сек. Необходимо отметить очень высокую эффектив­ность описанных стадий фоторазделения зарядов. Так, квантовая эффективность, то есть доля погло­щенных квантов, вызвавших перенос электрона, близка к 100%. Энергетическая эффективность, то есть доля энергии возбуждения, запасенной в ре­зультате фотохимического акта, составляет свыше 90% для первой стадии переноса электрона и около 50 — 70% для второй. Об изумительном совершен­стве этой уникальной биологической «машины» свидетельствует, например, тот факт, что с такой же эффективностью фотоперенос электрона в реакци­онном центре осуществляется даже при температу­ре жидкого гелия (-271°С).

Основным итогом фотохимической стадии пре­образования энергии света у кислородвыделяющих фотосинтезируюших организмов является фотопе­ренос электронов от воды к НАДФ+. Обе фотосис­темы (ФС-1 и ФС-2) участвуют в этом процессе, обеспечивая двухступенчатое поступление энергии для его протекания. ФС-2 осуществляет окисление воды с образованием молекулярного кислорода, со­гласно реакции: 2Н20 + 4hv —О2 + 4е+ 4Н+, где hv обозначает квант света, е—электрон. В результате фотохимического акта реакционного центра ФС-2 образуется самый сильный биологический окислитель — окисленный хлорофилл, который окисляет воду с участием марганецсодержащей энзиматической системы. Электроны, оторванные от воды, че­рез цепь темновых реакций поступают на ФС-1, ис­пользующую их для фотовосстановления НАДФ+ до НАДФН, которое тоже осуществляется с участи­ем специальной энзиматической системы. Окисле­ние воды, а также перенос электронов от ФС-2 к ФС-1 приводит к появлению разности концент-

Энергоноситель

Рис. 5. Схематическое изображение фотосинте­тической цепи переноса электрона в хлоропласах растений и цианобактерий. (Мп)4 — Комплекс из четырех атомов Мп, связан­ных с белками реакционного центра фотосистемы 2 (ФС-2); Z — вторичный донор электрона ФС-2, (остаток тирозина); Пбао — первичный донор элек­трона ФС-2 (димер хлорофилла); *П680 — возбуж­денное состояние хлорофилла П680; Фео — первич­ный акцептор электрона ФС-2, феофитин; QA и QB -акцепторы электрона хиноновой природы; цит в./f-комплекс цитохромов, участвующих в переносе электрона от ФС-2 к фотосистеме 1 (ФС-1); Пц — пластоцианин (подвижный переносчик электро­на); П700 — первичный донор электрона ФС-1 (ди­мер хлорофилла); *П700 — возбужденное состоя­ние П700;Хла-(хлорофилл) и Ох-(хинон), соответ­ственно, первичный и вторичный акцепторы электрона ФС-1; Fx, Fa и Fb акцепторы электрона ФС-1 (Fe-S-центры); Фд — ферредоксинраство­римый переносчик электрона (Fe-S-содержащий белок); НАДФ+ — никотинамидаденин динуклеотид фосфат (конечный переносчик электронов, используемый вместе с АТФ в ассимиляции СО2), hv — квант света. По вертикальной шкале указаны приблизительные значения окислительно-вос­становительных потенциалов переносчиков элек­трона при рН 7.

раций ионов Н+ по обе стороны тилакоидной мембраны, которая, как и в случае митохондрий, необходима для осуществления процесса фосфо-рилирования — образования АТФ, основного энер­гетического эквивалента, используемого в качестве источника энергии в биологических процессах. Об­разованные в результате фотохимического перено­са электронов АТФ и НАДФН используются для восстановления СО2 с образованием первичных са-харов, которое в упрощенном виде можно описать следующим образом: СО2 + 4е + 4Н+ —*• СН2О + + Н2О. При этом на каждую молекулу СО2 расходу­ется две молекулы НАДФН и три молекулы АТФ. Этот процесс, в результате которого «восстановлен­ная» молекула СО2 включается в состав гексозы, осуществляется через ряд стадий с участием слож­ного цикла энзиматических реакций, получившего название цикла Кальвина по имени его открывателя. В заключение необходимо отметить, что иссле­дование фотосинтеза — сложнейшего фундамен­тального биологического процесса, имеющее дав­ние традиции в отечественной науке, привлекает в настоящее время внимание все большего числа ес­тествоиспытателей — биологов, физиков, химиков, математиков. Познание молекулярных механизмов фотосинтеза будет иметь большое значение для обеспечения человечества экологически чистой энергией за счет практически неиссякаемого источ­ника — солнечного излучения (например, на основе фоторазложения воды на молекулярной водород и кислород), для повышения фотосинтетической продуктивности растений, лежащей в основе обес­печения человечества пищей, для использования принципов фотопреобразования световой энергии при фотосинтезе в фотобиотехнологических и фо­тобиотехнических системах, для обеспечения дли­тельных космических экспедиций органикой и мо­лекулярным кислородом, для решения проблем экологической безопасности отдельных регионов, для сохранения и развития биосферы.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

           

Знания, накопленные при изучении современ­ных организмов различной степени сложности, позволяют сформулировать непротиворечивую кон­цепцию эволюции биоэнергетических систем. Эта концепция дает ключ к пониманию не только путей становления механизмов превращения энергии в клетке, но и позволяет объяснить, почему химия и физика живой клетки базируются на двух основных классах веществ: а) нуклеиновых кислотах и нуклео-тидах и б) белках. Вкратце система взглядов, о кото­рой идет речь, может быть суммирована следующей схемой эволюции жизни.

1. Образование азотистых оснований (пуринов и пиримидинов), а затем и нуклеотидов из Н2О, NH3, СО2, HCN и некоторых других простейших соеди­нений под действием ультрафиолетового излучения Солнца.

2. Использование остатков аденина, а затем так­же других пуринов и пиримидинов в нуклеотидах для поглощения ультрафиолетового света. При

этом энергия ультрафиолетовых квантов оказыва­ется движущей силой для синтеза АТФ из АДФ и фосфата или для осуществления других энергоем­ких реакций коферментами-нуклеотидами (адени-новый фотосинтез).

3. Образование резервных веществ за счет энер­гии АТФ (гликогенез) с тем, чтобы их последующее расщепление могло поддержать ресинтез АТФ при отсутствии ультрафиолетового света (гликолиз).

4. Изменение спектральных свойств атмосферы, ставшей плохо проницаемой для ультрафиолета, и замена «аденинового» фотосинтеза на фотосинтез, использующий видимый свет. В качестве пигментов используется ретиналь, а затем хлорофилл. В ре­зультате АТФ, бывший до того как преобразовате­лем световой энергии, так и «конвертируемой энер­гетической валютой», утрачивает первую из этих двух функций, сохранив только вторую.

5. Увеличение концентрации О2 в атмосфере в результате деятельности фотосинтезирующих орга­низмов и появление ферментов, поглощающих кислород с целью его детоксикации.

6. Создание современных дыхательных систем, преобразующих в АТФ энергию окисления субстра­тов кислородом.


СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

1. Будыко М.И., РоновА.Б., Яншин А.Л. История атмо­сферы. Л.: Гидрометеоиздат, 1985.

2. Мак-Ивен М., Филяипс Л. Химия атмосферы. М.: Мир, 1978.

3. Фотосинтез / Под ред. Говинжи. М.: Мир. Т. 1 и 2. 1987.

4. Холя Д., Рао К. Фотосинтез. М.: Мир, 1983.

5. Клейтон Р. Фотосинтез. Физические механизмы и химические модели. М.: Мир, 1984.

6. Шувалов В.А. Первичное преобразование световой энергии при фотосинтезе. М.: Наука, 1990.

7. Уайт А., Хендяер Ф.. Смит Р. и др. Основы биохимии. М.: Мир, 1981.

8. Саган К. В. V Происхождение предбиологических систем/Подрех А.И. Опарина. М.: Мир, 1966. С. 211.

9. Понамперума С.В. // Там же. С. 224.

10. Ску.шчев В.П. Аккумуляция энергии в клетке. М.: Наука, 1969.

11. Скулачев В.П. Мембранные преобразователи энер­гии. М.: Высш. шк., 1989.

12. Ску.ючев В.П. Энергетика биологических мембран. М.: Наука, 1989.

13. Скулачев В.П. Кислород в живой клетке: добро и зло // Соросовский Образовательный Журнал. 1996. № 3. С. 4-16.

14. Скулачев В.П. Законы биоэнергетики //Там же. 1997. № 1. С. 9-14.

Реферат: Мутации и предполагаемая макроэволюция

Мутации и предполагаемая макроэволюция

Вертьянов С. Ю.

В организмах постоянно происходят мутации. Большое количество мутаций вызвано неблагоприятными внешними факторами — вредными излучениями и химическим воздействием. Но часть мутаций неразрывно связана с функционированием организма. При воспроизведении генов всегда происходят ошибки. Существует большое количество разнофункциональных ферментов, которые контролируют и исправляют повреждения генов. Изменения в геном вносят также происходящие при размножении рекомбинации (перетасовки генных блоков). Даже само прочтение имеющихся в организме генов может быть несколько различным при вмешательстве «мобильных генетических элементов», так называемых «прыгающих генов», хотя, строго говоря, эти элементы генами не являются. «Впрыгивая» в ген, они несколько изменяют считывание с него информации (транскрипцию, см. § 16). Перечисленные механизмы обеспечивают приспосабливаемость и дают богатство форм внутри вида.

Вид представляет собой ограниченное множество допустимых состояний. Внешние изменения, сколь бы заметными они ни казались, фундаментальных структур и функций организма не затрагивают. Более масштабные изменения генов приводят не к образованию новых видов, а к гибели. Организм воспринимает как приемлемые далеко не любые изменения и отнюдь не у всех белков. Существуют разрешенные зоны, в рамках которых изменения в генах не приводят к катастрофическим последствиям. Об этом говорит и тысячелетний опыт селекционеров. Вариации, которые могут быть достигнуты селекцией, имеют четкие пределы. Развитие свойств возможно только до определенных границ, а затем приводит к нарушениям или к возврату в исходное состояние.

Исследуем более подробно эволюционную гипотезу о происхождении видов путем случайных мутаций. Предположим, что в результате ошибок в генах у существа произошло изменение в сетчатке глаза. Такое изменение связано с переменами во всем аппарате: одновременно должны измениться в полезном направлении не только ряд других частей глаза, но и соответствующие центры мозга. За все это отвечают целые структуры, состоящие из множества генов. Насколько реально ожидать согласованной полезной мутации этих структур?

Возможность того, что какое-либо событие произойдет, характеризуется в науке вероятностью. Представим себе, что мы бросили монетку. Вероятность монетке шлепнуться на землю равна 1 — это событие достоверное. Вероятность упасть орлом — 1/2, решкой — тоже 1/2. Эти события равновероятны. Вероятность же монетке встать на ребро довольно мала (даже при самом аккуратном бросании не более 10-4) — этого никто, наверное, не наблюдал, хотя такое событие математика не за¬прещает. Вероятность монетке повиснуть в воздухе равна нулю. Такое событие вовсе запрещено. Если в молекулах происходят случайные изменения, то и они имеют свою вероятность.

Регистрируемые учеными мутации происходят в среднем с вероятностью 10-9-10-11, заметно реже — 10-6-10-8. Обычно это небольшие, точечные нарушения генов, лишь немного изменяющие организм. Попытаемся понять, могут ли подобные изменения преобразовать комплекс генов так, чтобы это привело к образованию совершенно нового вида.

Далеко не всякая мутация приводит к образованию нового белка, не всякий новый белок означает появление новой функции, а ее появление еще не означает приобретение нового признака. Требуются именно конструктивные изменения. Для конструктивного преобразования гена одного вида существ в ген другого вида в нем должно произойти в среднем около пяти независимых точечных полезных мутаций; для появления простейшего признака требуется изменение в среднем пяти генов. Обычно за признак отвечает не меньше десятка генов (всего в организме млекопитающего несколько десятков тысяч генов, в организме бактерий их от десятка до тысячи). Таким образом, вероятность появления простейшего нового признака составляет всего 10-250! Это число столь мало, что безразлично, сколько времени мы будем ждать подобной мутации, год или миллиард лет, у одной особи или у миллиарда особей. За все предполагаемое время существования жизни на Земле не смог бы появиться ни один сложный признак. А сколько признаков должно преобразоваться, чтобы одни виды превратились в другие, образовав множество существ на планете?! Для образования любого нового признака путем генных мутаций не хватило бы и всего предполагаемого учеными времени существования Вселенной!

Мутации случайны. Как потребовать от них синхронности и соразмеренности? Другое дело, когда мы рассматриваем мутации, приводящие к болезням, уродствам или смерти: для этого подойдут любые нарушения, а для того, чтобы мутация была благоприятной, необходимо чудесное совпадение, синхронное «полезное нарушение» сразу целого набора генов, соответствующих различным, точно сонастроенным системам и функциям живого организма. Академик Л. С. Берг писал: «Случайный новый признак очень легко может испортить сложный механизм, но ожидать, что он его усовершенствует, было бы в высшей степени неблагоразумно». Геологические слои содержали бы невероятное множество всяких уpодов в гораздо большем количестве, чем нормальных существ! Но ничего подобного в отложениях не обнаружено.

С фактами палеонтологии и математики трудно спорить — многообразие видов никак не могло возникнуть путем случайных мутаций!

В качестве доказательства широты диапазона мутаций иногда приводят результаты опытов с мушкой-дрозофилой, но фактическое различие между мутациями этой плодовой мушки слишком мало. Один из известнейших исследователей дрозофилы Р. Гольдшмидт утверждает, что «даже если бы мы могли соединить более тысячи этих вариаций в одной особи, все равно это не был бы новый вид, подобно встречающимся в природе». Неподатливая дрозофила испытала все возможные генетически отрицательные воздействия, но из нее не удалось получить ничего, кроме измененной дрозофилы. Более того, оказалось, что большинство мутаций этой мушки связано не с нарушениями генов, а со вставкой «мобильных генетических элементов». Вставкой мобильных элементов в гомеозисные гены, управляющие процессами внутри клетки, объясняется и появление у дрозофилы вместо усиков бездействующих лап на голове. Но могут ли парализованные ноги на голове способствовать прогрессивному развитию?

У бактерий и вирусов диапазон приемлемых мутационных изменений чрезвычайно широк, степень негомологичности генов может достигать десятков процентов. Быстро приспосабливаясь к внешним условиям, они сохраняют свою видоспецифичность. Возбудители туберкулеза, мутируя, быстро образуют устойчивый к антибиотику штамм, сохраняя при этом свои основные свойства. Биофизические исследования показали, что возникающие в процессе приобретения невосприимчивости к антибиотикам мутации не прибавляют новых полезных генов, а напротив, ведут к морфологической дегенерации. Так, невосприимчивость бактерий к стрептомицину появляется вследствие мутации, затрагивающей работу рибосом и нарушающей их структуру. Защищая бактерию от гибели, мутация обедняет генофонд и ухудшает работу рибосом.

На опытах с бактериями удалось экспериментально подтвердить невозможность макроэволюции посредством мутаций. Для эволюционного процесса важна не временная длительность, а количество поколений, которое у бактерий достигается всего за несколько лет. За популяциями бактерий проводились наблюдения в течение десятилетий. Количество мутаций специально увеличивали аномальным внешним воздействием, создавая так называемое мутагенное давление. Бактерии прошли путь, соответствующий сотням миллионов лет для высших животных. Мутантные штаммы бактерий постоянно возвращались к исходному «дикому типу», образование новых штаммов не выходило за внутривидовые рамки.

Итак, наблюдаемые вариации признаков ограничены пределами вида. Благодаря рекомбинациям при скрещивании и мутациям организмы имеют возможность изменений, обеспечивающих удивительное разнообразие существ каждого вида, их адаптацию к среде и выживаемость. Но такие изменения, как мы убедились, не могут преобразовать генный комплекс одного вида в генный комплекс другого вида, и этот факт представляется исключительно разумным. Если бы природа шла по пути дарвинской эволюции, на котором в результате отбора выживает сильнейший и приспособленнейший мутант, то миp, очевидно, был бы переполнен чрезвычайно кошмарными существами, среди которых крыса, возможно, оказалась бы одним из самых симпатичных и безобидных зверьков. А ведь мир удивительно красив. Он красив особой, возвышенной красотой, которую невозможно объяснить мутациями. «Сотворенный мир является совершеннейшим из миров», — писал великий немецкий математик Лейбниц.

И в завершение темы заметим следующее. Если признать борьбу за существование, которая была выдвинута Дарвином как причина происхождения видов, то ведь в ней простые формы часто имеют преимущества перед сложными. Простейшие организмы вряд ли можно считать менее приспособленными к жизни, чем высокоорганизованные. Если выживает самый приспособленный, то на Земле и жили бы одни «приспособленцы» — простейшие организмы. Естественным отбором случайных мутаций затруднительно объяснить разнообразие столь сложных организмов, населяющих планету.

Материализм в биологии, пленявший умы исследователей, достаточно показал свою несостоятельность, его время прошло. Многие серьезные биологи сегодня отделяют эволюционную теорию как науку о возможных изменениях в организмах от реконструкции «древа эволюции», признавая последнее лишь предполагаемой историей. Современные эволюционные теории являются чисто гипотетическими, своеобразной философией в науке. Будь то дарвинизм или синтетическая теория эволюции, системные мутации Р. Гольдшмидта или модель прерывистого равновесия Гулда-Элдриджа, гипотеза нейтралистской эволюции Кимуры, Джукса и Кинга, скачкообразная эволюция Ю. Алтухова или мозаичная Н. Воронцова — все эти модели являются лишь предположениями, непроверяемыми и противоречащими друг другу.

Мало кто из квалифицированных биологов остался убежденным в эволюционно-материалистической версии возникновения живых организмов. Биологи, как и многие другие ученые, с неизбежностью задумываются о Творце.

Гомологичные органы, рудименты и атавизмы

Существование этих органов, как на первый взгляд может показаться, свидетельствует о минувшей эволюции.

Гомологичные органы. Рассмотрим самую известную гомологию — передние конечности позвоночных. Как будто налицо эволюционное развитие их устройства от плавника рыбы до крыла птицы. И что же? Оказалось, что похожие конечности формируются у разных видов из разных групп зародышевых клеток. Ни о каком последовательном развитии конечностей от вида к виду не может быть и речи! Гомология оказалась не истинной, как говорят биологи. Если бы органы были истинно гомологичными, тогда они и формировались бы в эмбриогенезе из одних и тех же клеток эмбриона.

Ожидалось, что гомологичные органы, как имеющие общее происхождение от единой некогда структуры, должны контролироваться идентичными генными комплексами, но и это ожидание не оправдалось.

Ученые отмечают, что хотя внешнее сходство многих млекопитающих позволяет предположить эволюционную взаимосвязь, строение макромолекул (ДНК, белков и пр.) их организмов такую связь отвергает. Большинство белковых филогенетических древ (эволюционных молекулярных последовательностей) противоречат друг другу, в объединенном древе повсеместно видны филогенетические несоответствия — от самых корней, среди ветвей и групп всех рангов. Большая часть сравнительных молекулярных исследований опровергает эволюцию.

Гомологии оказались не истинными и при изучении других органов «эволюционных родственников». Выяснилось, например, что почки рыб и амфибий развиваются из такой ткани эмбриона, соответствующая которой у рептилий и млекопитающих рассасывается в процессе развития зародыша, почки же формируются у них из совершенно другого отдела эмбриона. Пищевод акулы формируется из верхней части эмбриональной кишечной полости, пищевод миноги и саламандры — из нижней, а рептилий и птиц — из еще более нижней части. Оказалось затруднительным объяснить и эволюционное появление шерстяного покрова млекопитающих из чешуи рептилий. Эти структуры развиваются из различных тканей эмбриона: волосяной покров формируется из луковиц эпидермиса, а чешуя из зачатков дермиса.

Очень редко ученым удается находить истинно гомологичные органы, то есть не только внешне похожие, но и формирующиеся из идентичных частей эмбрионов. Общая закономерность отсутствия эмбриональной и генетической связи между органами предполагаемых эволюционных родственников доказывает, что они не могли произойти друг из друга.

Имеющиеся у животных формы конечностей отнюдь не являются случайным набором, а соответствуют свойствам среды обитания, как это и должно было быть при сотворении. Рыба только гребет — ей даны простейшие конечности с плоскостью для отталкивания воды. У других животных более сложные условия — им не обойтись без многосуставных конечностей. Попробуйте что-нибудь положить себе в рот, если у вас локоть всегда распрямлен (нет локтевого сустава), или присесть, если у вас нет коленного сустава. Если вы закрепите кистевой сустав и попробуете что-то сделать, то убедитесь в его целесообразности; необходимость нескольких пальцев тоже очевидна. Раздвоенность предплечья и голени позволяет разворачивать кисть или стопу. Конечности живых существ наделены оптимальной мерой сходства и различия, обеспечивающей нормальную жизнедеятельность организмов. Даже самая изобретательная инженерно-конструкторская мысль никаких более разумных форм предложить не смогла.

Анатом Р. Оуэн ввел в науку понятие гомологий в 1843 году, задолго до Дарвина, рассматривая сходство строения частей различных организмов именно как доказательство их сотворения по предначертанному плану.

Рудименты. Так называют органы, которые у животного якобы не выполняют никакой функции, но у его эволюционного предка играли важную роль. В XIX в. считалось, что у человека около 180 рудиментарных органов. К ним относили полулунную складку глаза, щитовидную, вилочковую и шишковидную железы, миндалины, коленные мениски, аппендикс, копчик и многие другие органы, функция которых была неизвестна. Как выяснено теперь, у людей нет ни одного бесполезного органа.

Полулунная складка, расположенная во внутреннем углу глаза, позволяет глазному яблоку легко поворачиваться в любую сторону, без нее угол поворота был бы резко ограничен. Она является поддерживающей и направляющей структурой, увлажняет глаз, участвует в сборе попавшего в глаз инородного материала. Складка выделяет клейкое вещество, которое собирает инородные частицы, формируя их в комок для легкого удаления без риска повредить поверхность глаза. Полулунную складку нельзя считать остатком мигательной перепонки животных еще и по той причине, что эти органы обслуживаются различными нервами.

Аппендикс, как обнаружилось, играет важную роль в поддержании иммунитета человека, особенно в период роста организма. Он выполняет защитную функцию при общих заболеваниях и участвует в контроле бактериальной флоры слепой кишки. Статистика показала, что удаление аппендикса увеличивает риск злокачественных образований.

В тридцатые годы в Америке «совершенно бесполезные» миндалины и аденоиды были удалены более чем у половины детей. Но со временем сотрудники Нью-йоркской онкологической службы заметили, что те люди, у которых были удалены миндалины, примерно в три раза чаще страдают лимфогранулематозом — злокачественным заболеванием.

В 1899 г. французский врач Ф. Гленар предложил оригинальную концепцию о том, что расположение органов пищеварительной системы человека несовершенно, поскольку мы якобы произошли от четвероногого существа. На эту тему им было написано около 30 научных статей. Больным, жаловавшимся на боли в желудке, ставили диагноз «синдром Гленара» — опущение кишок и других органов. Им назначалась фиксация слепой кишки и гастропексия — эти сложные операции имели целью исправление «несовершенства» природы.

И. Мечников выдвинул гипотезу, согласно которой пищеварительная система человека, сложившаяся на предыдущих этапах эволюции, плохо приспособлена к рациону человека. Английский врач У. Лэйн, вдохновившись этой гипотезой, начал осуществлять операции, укорачивающие толстый кишечник. Далее он стал удалять всю толстую кишку, полагая, что тем самым освобождает организм от находящихся там гнилостных бактерий, и что такая операция будет способствовать лечению ряда болезней от язвы двенадцатиперстной кишки до шизофрении. Один только Лэйн провел свыше тысячи подобных операций, у него были и последователи.

Сегодня подобные рассказы вызывают недоумение, но ведь за этими экспериментами стоит несчетное число жертв, в том числе и умерших.

А теперь о животных. Считается, что кит — млекопитающее, вернувшееся в воду (как известно, Дарвин полагал, что медведь может превратиться в кита в процессе непрерывных «пластических» деформаций). У кита пpимеpно посередине тела имеются костные выступы. Предполагалось, что они совершенно бесполезны и являются рудиментом задних конечностей, которыми животное когда-то передвигалось по суше, хотя эти косточки никак не связаны с позвоночником. Как показали исследования, костные выступы вовсе не бесполезны. Они служат для поддержания мышц и для необходимой защиты расположенных в этом месте весьма уязвимых органов. «Остатки крыльев» у киви, внешне напоминающей бесхвостую курицу, служат для поддержания равновесия. Представьте себе, как трудно было бы птице сохранять равновесие без этих «pудиментов». Мы ведь с вами в случае потери равновесия вскидываем руками — и киви тоже надо чем-то вскидывать!

Атавизмы. В доказательство происхождения человека от животных иногда приводятся факты рождения людей с так называемыми атавизмами, например, с волосами на лбу и около глаз. Заметим, что обычно волосяной покров лица рисуют похожим на шерсть животного, на самом же деле это обычные человеческие волосы. Имеется достаточное количество примеров и других эмбриональных нарушений. С какими эволюционными процессами связано существование двуглавых рыб и змей? А что следует заключить о происхождении животного, если оно родилось с пятой ногой?

Наблюдались случаи рождения детей с «хвостом», при их описании часто приводится изображение ребенка с закрученным поросячьим хвостиком. На самом деле такие «хвосты» не имеют позвонков и являются остатками зародышевого слоя, по воле случая оказавшимися на месте «для хвоста», и походят вовсе не на хвост животного, а просто на кусочек висящей материи. Остальное дополнено воображением художников.

Список литературы

Для подготовки данной работы были использованы материалы с сайта http://www.portal-slovo.ru/

Реферат: Научные открытия в области фотосинтеза, сделанные в XX в.

История изучения фотосинтеза начинается с момента обнаружения известным английским химиком Джозефом Пристли факта, что зеленые растения в отличие от животных организмов способны исправлять испорченный последними воздух, делая его вновь пригодным для поддержания жизни. Это событие относится к 1771 г.; оно произошло еще до того, как стало известно существование кислорода, открытого тем же Пристли лишь через несколько лет.

Исследователи, работавшие в XIX и в первой четверти XX столетия, рассматривали фотосинтез как одноактный процесс разложения СО2 или комплекса СО2 с хлорофиллом, происходящий под действием солнечного света.

К.А. Тимирязев (1871) впервые высказал идею о непосредственном участии хлорофилла в акте фотосинтеза и о том, что в ходе этого процесса пигмент подвергается обратимым окислительно-восстановительным превращениям.

Вильштеттер (1918) в предложенной им схеме уже постулировал наличие в фотосинтезе световой и темновой (энзиматической) стадий. Прогрессивное значение этой идеи подрывалось, однако, тем, что к темновой стадии Вильштеттер относил реакции окислительно-восстановительных превращений хлорофилла.

Все предлагавшиеся в тот период схемы исходили из того, что выделяющийся при фотосинтезе кислород образуется при разложении углекислого газа. Второе утверждение состояло в том, что фотосинтез осуществим лишь в интактной клетке, в отсутствие каких-либо нарушений ее целостности. Эту идею развивал и крупнейший биохимик первой четверти XX в.Р. Вильштеттер. Она опиралась на наблюдения, согласно которым разрушение хлоропластов приводило к исчезновению фотосинтеза. К такого же рода выводу пришел Р. Эмерсон, который в 1936 г. писал, что фотосинтез может протекать только в абсолютно нетронутом организме.

Вместе с тем в те же тридцатые годы стали появляться высказывания, согласно которым поглощаемая хлорофиллом энергия света должна быть направлена не на разложение СО2, а на разрыв одной связи ОН в молекуле воды. Эта идея основывалась на чисто априорных термодинамических расчетах, путем сопоставления величин энергии связи кислорода с углеродом в молекуле СО2 с энергией любого из квантов в видимой части спектра. Экспериментальные доказательства ее правильности были получены в 1941 г. Решающую роль при этом сыграли исследования, в которых был использован меченый кислород. Как известно, природный кислород существует в виде трех изотопов (16О, 17О и 18О), соотношение между которыми неодинаково у кислорода разного происхождения. Наименьшее содержание 18О характерно для кислорода воды, наибольшее — для кислорода углекислого газа. Среднее положение занимает по этому признаку кислород атмосферы.

В 1945 г.А.П. Виноградова и Р.В. Тейс обнаружили совпадение изотопного состава кислорода «обычной» воды и воды, синтезированной ими из «обычного» водорода и кислорода, выделяемого зеленым листом на свету (фотосинтетического).

С. Рубен и М. Камен применили несколько иной принцип. Они синтезировали СО2 и Н2О с разным содержанием 18О. Давая эти соединения хлорелле на свету, авторы установили, что варьирование изотопного состава кислорода, входящего в состав СО2, на изотопном составе кислорода фотосинтеза не сказывалось. Одновременно выявилось, что состав кислорода фотосинтеза можно было произвольно изменять путем изменения доли 18О в молекуле воды. Всем этим обосновываются представления о том, что основная масса кислорода, выделяющегося при фотосинтезе, принадлежит воде, а, следовательно, в ходе фотосинтеза имеет место не разложение СО2, а диссоциация молекулы воды, вызываемая энергией кванта света.

Для преодоления других обосновавшихся в учении о фотосинтезе неправильных представлений также понадобилась напряженная работа многих ученых. Успеху исследований способствовало широкое использование великих завоеваний физики и химии нашего времени и созданных на основе этих успехов новых, высокоэффективных методов исследования. В числе таких методов спектрометрия, включая импульсную, дифференциальную и флуоресцентную спектрофотометрию; электрометрия, включая измерения фотопроводимости, магнитные измерения, метод меченых атомов, дифференциальное центрифугирование; электронная, фазоиоконтрастная микроскопия и др. Полученные в ходе исследований материалы легли в основу современных представлений о фотосинтезе как о сенсибилизируемой хлорофиллом системе сопряженных окислительно-восстановительных реакций. Специфика фотосинтеза состоит в том, что в ходе этого процесса имеет место превращение электромагнитной энергии света в энергию химических связей конечных фотопродуктов.

Краткая хронология главнейших открытий ХХ века в области фотосинтеза выглядит следующим образом:

1930-1940 гг.Г. Фишер расшифровал структуру молекул хлорофиллов а и b.

1937 г. Г.А. Кребс описал цикл лимонной кислоты (цикл Кребса).

1937 г. Р. Хилл показал, что при освещении суспензии хлоропластов в присутствии акцептора электронов происходит выделение кислорода.

1937-1941 гг. К.Б. ван Ниль доказал, что при фотосинтезе происходит фоторазложение Н2О, а не СО2.

1946-1956 гг. М. Кальвин и сотр. экспериментально расшифровали основной путь углерода в процессе фотосинтеза (цикл Кальвина).

1943-1957 гг. Р. Эмерсон на основании экспериментальных данных (эффект усиления Эмерсона) предположил, что в световой фазе фотосинтеза функционируют две пигментные системы.

фотосинтез открытие тимирязев пристли

1960 г.Р.Б. Вудворд и М. Штрель осуществили синтез молекулы хлорофилла.

1966 г. М.Д. Хетч и К.Р. Слэк экспериментально обосновали С4-путь фотосинтеза (Полевой, 1989).

Открытие двух фаз процесса фотосинтеза. Голландский микробиолог К.Б. Ван Ниль, изучая особенности бактериального фотосинтеза и сравнивая его с фотосинтезом у растений, в 1937-1941 гг. пришел к заключению, что первична фотохимическая реакция фотосинтеза состоит в диссоциации воды, а не в разложении СО2. Способные к фотосинтетической ассимиляции СО2 бактерии (за исключением цианобактерий) нуждаются в восстановителях типа Н2S, Н2, СН3 и других и не выделяют в процессе фотосинтеза кислород. Такой тип фотосинтеза был назван фоторедукцией. Ван Ниль пришел к выводу, что для пурпурных или зеленых серобактерий общее уравнение фотосинтеза может быть представлено следующим образом:

Научные открытия в области фотосинтеза, сделанные в XX в.СО2 + H2S свет [СН2О] + Н2О + S2

или в общей форме:

Научные открытия в области фотосинтеза, сделанные в XX в.CO2 + 2H2A свет [CH2О] + H2O + 2А,

где Н2А — окисляемый субстрат (донор водорода). Он предположил, что для высших растений и водорослей Н2А — это Н2О, а 2А — это Од.

Тогда первичным фотохимическим актом в фотосинтезе растений должно быть разложение воды на окислитель [ОН] и восстановитель [H] Затем первичный восстановитель [Н] восстанавливает СО2, а первичный окислитель [ОН] участвует в реакции, в которой высвобождается О2 и снова образуется Н2О.

В соответствии с этим предположением полное уравнение фотосинтеза, по ван Нилю, можно записать так:

Научные открытия в области фотосинтеза, сделанные в XX в.Научные открытия в области фотосинтеза, сделанные в XX в.СО2 + 4Н2О свет [СН2О ] + ЗН2О + О2.

Идеи ван Ниля были поддержаны результатами опытов английского физиолога растений Р. Хилла, который в 1937 г. показал, что изолированные хлоропласты под действием света способны разлагать воду и выделять кислород в присутствии акцепторов электронов (феррицианида, бензохинона и др.). Это явление получило название реакции Хилла. Согласно Хиллу, процесс разложения воды осуществляется в три этапа:

Научные открытия в области фотосинтеза, сделанные в XX в.

Научные открытия в области фотосинтеза, сделанные в XX в.Научные открытия в области фотосинтеза, сделанные в XX в.4Н2О 4Н+ + 4ОН- (фотолиз)

4ОН- → 2Н2О + 4ē + О2

Научные открытия в области фотосинтеза, сделанные в XX в.

2

Прямые экспериментальные доказательства того, что кислород при фотосинтезе освобождается именно из воды, были получены в 1941 г. независимо в СССР и в США.А.П. Виноградов и Р.В. Тейс с помощью масс-спектрометра показали, что отношение 16О: 18О в кислороде, выделяющемся при фотосинтезе, соответствует соотношению этих изотопов в воде, а не в диоксиде углерода (Лебедев, 1960).

Открытие пигментов пластид и установление структуры и состава хлорофиллов

Пигменты — важнейший компонент аппарата фотосинтеза. Изучение растительных пигментов резко ускорилось благодаря работам русского физиолога растений М.С. Цвета. Пытаясь найти способ разделения пигментов на индивидуальные вещества, Цвет в 1901 — 1903 гг. открыл принципиально новый метод, который он назвал адсорбционной хроматографией. Через колонку с сорбентом пропускается растворитель с растворенными веществами. Так как вещества различаются по степени адсорбции, они перемещаются по колонке с разной скоростью. В результате происходит разделение веществ. Этот прием широко используется в современной биохимии, химии и в некоторых отраслях промышленности. С помощью хроматографического метода Цвет обнаружил два хлорофилла — а и b и разделил желтые пигменты листа на три фракции (Рубин, 1975).

Пигменты пластид относятся к трем классам веществ: хлорофиллам, фикобилинам и каротиноидам. Впервые хлорофилл в кристаллическом виде был описан русским физиологом и ботаником И.П. Бородиным в 1883 г. В дальнейшем оказалось, что это не сам хлорофилл, а несколько видоизмененная его форма — этилхлорофиллид. Польские биохимики М. Ненцкий и Л. Мархлевский (1897) обнаружили, что основу молекулы хлорофилла, как и гема гемоглобина, составляет порфириновое кольцо. Таким образом было показано принципиальное структурное сходство этих пигментов у растений и животных. Немецкий химик Р. Вильштеттер в 1906-1914 гг. установил элементарный состав хлорофилла а — C55H72О5N4Mg и хлорофилла b — C55H70О6N4Mg, а немецкий биохимик Г. Фишер в 1930-1940 гг. полностью расшифровал структурную формулу хлорофилла. В 1960 г. химики-органики Р.Б. Вудворд (США) и М. Штрель (ФРГ) осуществили искусственный синтез хлорофилла. Хлорофилл — сложный эфир дикарбоновой кислоты хлорофиллина, у которой одна карбоксильная группа этерифицирована остатком метилового спирта, а другая — остатком одноатомного непредельного спирта фитола. По данным А.А. Шлыка (1965), хлорофилл b может образовываться из вновь синтезированных молекул хлорофилла а. (Кретович, 1971).

Впервые реакция фотовосстановления хлорофилла была осуществлена в модельных опытах А.А. Красновским в 1948 г. Хлорофилл, растворенный в пиридине, в анаэробных условиях под действием света восстанавливается аскорбиновой кислотой или другими донорами электронов. При этом образуется восстановленная («красная») форма хлорофилла. После выключения света реакция идет в обратном направлении. Фотовосстановленный хлорофилл в свою очередь может восстанавливать различные акцепторы электронов. В той же модельной системе, но с добавлением акцептора электронов хлорофилл при освещении действует как сенсибилизатор. В этих условиях происходит восстановление NAD+, рибофлавина, хинона, Fe3+, кислорода. Эти реакции получили название «реакций Красновского». Из всего сказанного следует, что молекула хлорофилла благодаря структурным и физико-химическим особенностям способна выполнять три важнейшие функции:

1) избирательно поглощать энергию света,

2) запасать ее в виде энергии электронного возбуждения,

3) фотохимически преобразовывать энергию возбужденного состояния в химическую энергию первичных фотовосстановленных и фотоокисленных соединений (Полевой, 1989).

Литература

Биофизика фотосинтеза / Под ред. А.Б. Рубина. М.: МГУ, 1975.

Кретович В.Л. Основы биохимии растений. М.: Высшая школа, 1971.

Лебедев С.И. Фотосинтез. Киев: УАСХН, 1960.

Полевой В.В. Физиология растений. М.: Высшая школа, 1989.

Рубин Б.А. Курс физиологии растений. М.: Высшая школа, 1976.

Тарчевский И.А. Основы фотосинтеза. М.: Высшая школа, 1970.

Реферат: Экология сообществ и природопользование

Санкт-Петербургский государственный университет

ЭКОНОМИКИ И ФИНАНСОВ

Кафедра «Территориальной организации общества и социальной экологии»

Студент 103 группы bachelor@hotbox.ru.

Научный руководитель

КУЛИБАНОВА В. В.

Санкт-Петербург

1998

1 Введение. 3
1.1 Необходимость изучения сообществ. 3
1.2 Основные определения. 3

1.2.1 Сообщество, виды сообществ. 3

1.2.2 Биоценоз. 4

1.2.3 Экологическая сукцессия. 5

1.2.4 Климакс. 5
2 Сообщества и их классификация. 5
3 Форма роста и структура растительного сообщества. 6
4 Видовое разнообразие. 7
5 Трофическая структура. 9
5.1 Сложности классификации. 10
5.2 Последствия изменения трофической структуры. 10
6 Биомасса и продуктивность биоценоза. 11
7 Потоки вещества и энергии в сообществах. 11
8 Факторы, влияющие на получение первичной продукции. 14
9 Сукцессии сообществ. 15
9.1 Классификация. 15
9.2 Примеры. 17
10 Заключение. 19
11 Список использованной литературы. 20

Введение.

1 Необходимость изучения сообществ.

На мой взгляд, основу экологии составляет изучение совместного функционирования особей, популяций, сообщества, человека и их взаимосвязи, взаимодействий с окружающей средой. Так как любые изменения видов, популяций, сообществ являются своеобразным биоиндикатором окружающей среды.
С их помощью мы можем оценить степень загрязнения окружающей среды и прогнозировать вредные последствия искусственных изменений в окружающей среде на организм человека.
Но это лишь одна из причин, того, почему мы интересуемся этой темой.
Важной проблемой, которую я буду рассматривать в своем реферате, — является взаимодействие человека и сообщества.
Является та или иная деятельность человека экологически целесообразна? Не разрушит ли она сообщества?
Для того чтобы ответить на эти вопросы необходимо изучить сообщества, их структуру, процессы, которые в них происходят.

2 Основные определения.

1 Сообщество, виды сообществ.

Сообщество – система совместно живущих в пределах некоторого естественного объема пространства автотрофных и гетеротрофных организмов (иногда лишь одних из них). Могут рассматриваться отдельно сообщества микроорганизмов
(микробиоценоз), сообщество растений (фитоценоз), сообщество животных
(зооценоз) и т.п. Иногда сообщество понимается как синоним биоценоза.
Пионерные сообщества: сообщества, формирующиеся в месте, ранее по каким-то причинам лишенном жизни. Например, структура сообщества создается постепенно в течение определенного времени. Примером служит заселение организмами обнаженной горной породы на недавно образовавшемся вулканическом острове. Деревья и кустарники не могут расти на голой скальной породе, так как здесь нет необходимой для них почвы. Однако водоросли и лишайники разным способом попадают на такие территории и заселяют их, образуя пионерные сообщества.
Климаксное сообщество: завершающее сообщество — устойчивое, самовозобновляющееся и находящееся в равновесии со средой. Примером может служить листопадный лес.
Сообщество естественное (девственное) – сообщество, возникающее и развивающееся (существующее) без какого бы то ни было прямого воздействия человека (косвенное воздействие глобального характера в настоящее время уже неизбежно).
Сообщество индикаторное – сообщество, по скорости развития, структуре и благополучию отдельных популяций микроорганизмов, грибов, растений и животных которого можно судить об общем состоянии среды, включая ее естественные и искусственные изменения.
Сообщество пирогенное – возникающее и поддерживаемое периодическими пожарами, без которых оно сменяется иными сообществами. Например, сосновые леса и вейниковые гари во многих районах Сибири – пирогенные сообщества.
Сообщество стабильное – неопределенно долго существующее сообщество (обычно в фазе сукцессионного климакса), как правило, с нулевой биологической продуктивностью, так как вся его валовая продукция расходуется в процессе внутриценозного обмена веществ.
Сообщество узловое — конечная фаза сукцессии в условиях антропогенной нарушенности природной среды до такой степени, что сообщество не может достигнуть в процессе развития климакса, но, тем не менее, развивается до равновесного в данной среде состояния.
Сообщество устойчивое — сообщество сохраняющее видовой состав и функциональные особенности в силу саморегуляции или постоянного воздействия внешнего управляющего фактора. Примером, самоподдерживающихся сообществ условно могут служить климаксовые и узловые, а поддерживаемых извне — параклимаксы.[1]

2 Биоценоз.

1) Это сообщество из продуцентов, концументов и редуцентов, входящих в состав одною биогеоценоза и населяющих один биотоп;
2) системная совокупность живого, характеризующаяся определенным балансом между перечисленными выше экологическими компонентами;
3) любое сообщество взаимосвязанных организмов, живущих на каком-либо участке суши или водоема («безразмерное» понятие: биоценоз норы, биоценоз болотной кочки и т. п.).
Примечание. Необходимо заметить, что понятие биоценоза, как и его подразделения — микробио-, мико-, зоо- и фитоценоз, в значительной мере условно, так как вне среды их обитания организмы жить не могут. Фактически существуют биогеоценозы — экосистемы (аналогично существует особь, я не отдельный орган). Однако для удобства изучения, особенно экологических связей между организмами, термин и понятие (биоценоз( широко применяется, и нет смысла, как это иногда делает иностранной литературе, отождествлять его с термином «экосистема».[2]

3 Экологическая сукцессия.

Структура сообщества создается постепенно в течение определенного времени.
Примером служит заселение организмами обнаженной горной породы на недавно образовавшемся вулканическом острове. Деревья и кустарники не могут расти на голой скальной породе, так как здесь нет необходимой для них почвы.
Однако водоросли и лишайники разным способом попадают на такие территории и заселяют их, образуя пионерные сообщества. Постепенное накопление отмерших и разлагающихся организмов и эрозия горной породы в результате выветривания приводят к формированию слоя почвы, достаточного для того чтобы здесь могли поселиться более крупные растения, такие как мхи и папоротники. В конце концов, за этими растениями последуют еще более крупные и требовательные к питательным веществам формы — семенные растения, травы, кустарники и деревья. Такая смена одних видов другими за некоторый период времени называется экологической сукцессией.

4 Климакс.

Климакс — (заключительная( фаза биогеоценотической сукцессии, находящаяся в наиболее полном единстве с биотопом или только с климатом данной местности
(климатический климакс). Иногда понятие характеризуется шире – как
(финальная( стадия развития биогеоценозов для данных условий существования
(в том числе антропогенных, например, (пожарный( климакс, т.е. сложившийся в условиях перманентно повторяющихся лесных пожаров, и т.п.).[3]

Сообщества и их классификация.

В экологической литературе термин «сообщество» используется для обозначения любой совокупности видов. Сообщество может состоять из групп только животных или только растений, но может включать в себя всю совокупность обитающих в данном районе живых организмов; нередко различные сообщества настолько сливаются, что при отсутствии четких границ между средами обитания иногда невозможно определить, где кончается одно и начинается другое сообщество. Такими границами могут быть, например, край моховой подушки или гниющего бревна, различия в типе почвы или в материнской породе, некоторые местные топографические особенности или (для больших экологических сообществ) границы между различными типами экосистем. Между смежными экосистемами обычно существует переходная зона (экотон), иногда со своими специфическими видами. Экотон – это область высокой биологической активности, что объясняется взаимодействием биомов разных экосистем. Это так называемый краевой эффект характерен для прибрежной зоны, а также для зоны кустарников, отделяющей луга от лесов. Живые изгороди являются экотонами для агроэкосистем. С одной стороны, они защищают их от отрицательных воздействий внешней среды, а с другой — служат убежищем для хищников и паразитов, различных вредителей сельскохозяйственных культур.
Однако они также могут способствовать и сохранению многих видов самих вредителей.
Основной характеристикой сообщества любого масштаба является наличие взаимосвязи между составляющими его видами.
Кроме того, сообщество имеет черты, которые не свойственны отдельным видам.
Сообщества животных или растений классифицировать по следующим принципам.
1. Форма роста и структура растительного сообщества. Сообщества можно охарактеризовать на основании жизненных форм растительности: деревья, кустарники, травы, мхи, водоросли составляют физическую структуру разных сообществ.

2. Видовое разнообразие. Это число видов в сообществе ((видовое богатство» или (плотность видов»), относительное число особей каждого вида, а также степень равномерности распределения. Доминантные виды могут оказывать определяющее влияние на сообщество за счет своих размеров, числа особей или их активности.

3. Трофическая структура. Взаимодействие в пределах подсистем и между подсистемами по цепи питания.

Форма роста и структура растительного сообщества.

Структура сообществ наземных растений варьирует в широких пределах: от наскальных лишайников и подушечных мхов арктической высокогорной тундры до многоярусных лесов, которые можно разделить на ярусы верхнего полога, подлеска кустарников и трав. С усложнением вертикального членения лесного сообщества, где разные жизненные формы приспосабливаются к различным условиям освещенности, как правило, увеличивается и его первичная продуктивность, а также создается свой микроклимат, благоприятный для жизни разных видов растений и животных.
В водных экосистемах вода обеспечивает фитопланктон необходимыми элементами питания. В этих средах сложные структуры не развиваются. Коралловые рифы и водные макрофиты создают среду обитания для животных, но защитой от неблагоприятных климатических воздействий, конечно, служит вода.

Видовое разнообразие.

Элементарную оценку многообразия видов можно сделать путем их простого подсчета. Однако с экологической точки зрения более важным является то, как распределена суммарная биомасса между данными видами. Когда употребляется термин видовое разнообразие, обычно имеется в виду как собственно число видов, так и распределение числа особей или их биомассы между видами
(степень равномерности распределения). В естественных условиях наблюдаются две экстремальные формы распределения: малое число видов с преобладанием одного или двух и большое число видов, равномерно распределенных.
Одним из наиболее интересных и сложных вопросов, который долгое время привлекал внимание ученых, является вопрос о том, почему в одной среде обитания видов больше, чем в другой, или почему разнообразие видов и степень равномерности их распределения изменяются от полюсов к экватору.
Арктические среды обитания характеризуются малым числом видов с высокой степенью доминантности, тогда как влажные тропические леса отличаются большим видовым разнообразием, причем все виды распределены равномерно.
Этому весьма сложному вопросу посвящена обширная литература.
Существуют различные гипотезы для обоснования широтных изменений индексов видового разнообразия, а также различий в их значениях в разных средах обитания. Эти гипотезы можно условно разделить на шесть основных групп: гипотезы о скоростях видообразования, конкуренции, продуктивности, хищничестве, пространственной неоднородности и о стабильности окружающей среды. Справедливость некоторых из этих гипотез была проверена экспериментальным путем.

1. Гипотеза о скоростях видообразования. Многообразие всех сообществ со временем увеличивается либо вследствие эволюции видов, либо в результате иммиграции в благоприятные среды обитания. Предполагается, что скорости видообразования выше в благоприятных условиях влажной тропической зоны, для которой характерна разнообразная флора и фауна. Более низкие скорости видообразования наблюдаются в умеренной и полярной зонах, где видообразование, возможно, прерывалось оледенениями и климатическими катаклизмами, чем и объясняется существование здесь относительно молодых сообществ, характеризующихся небольшим видовым разнообразием и неравномерным распределением.
2. Гипотеза о конкуренции. Предполагается, что на формирование сообществ в регионах с экстремальными климатическими условиями в основном влияют не биологические, а физические параметры окружающей среды. В более благоприятных условиях конкуренция интенсивнее, виды более специализированы и могут занять большее число ниш в пределах данной среды обитания.
3. Гипотеза о продуктивности. Основное положение этой гипотезы заключается в том, что, чем больше продуктивность, тем разнообразие видов. Существуют достаточно веские «за» и (против( этой гипотезы. Проблема заключается в необходимости отделить причину от следствия. Так, многообразие видов насекомых и численность особей возрастают с переходом от бореального леса через леса умеренной зоны к влажным тропическим лесам, но многие другие биотические и абиотические параметры окружающей среды также изменяются в этом направлении, причем сильнее, чем первичная продуктивность. В агроэкосистемах продуктивность и многообразие видов насекомых могут находиться в обратной зависимости.
4. Гипотеза о хищничестве. Предполагается, что хищники и паразиты в неэкстремальных условиях окружающей среды регулируют численность популяции. Например: из морской литоральной зоны были удалены все виды морской звезды (доминирующего хищника). В результате количество видов, обитающих в этой зоне, уменьшилось от 15 до 8, поскольку морская звезда препятствовала монополизации пространства усоногими рачками и двустворчатыми моллюсками.
5. Гипотеза о пространственной неоднородности. Пространственная неоднородность видов может иметь микро- и макромасштаб. Горные районы, как правило, обладают большим видовым разнообразием, чем равнинные. Если сравнение видового разнообразия проводится по типам сред обитания, то среды, сложные по структуре, отличаются большим видовым разнообразием, чем более гомогенные. Вертикальная зональность листопадных лесов, например, обеспечивает животных комплексом различных сред обитания, которого нет в спелых вечнозеленых лесах.
6. Гипотеза о стабильности окружающей среды. Гипотеза была постулирована

Слободкиным и Сандерсом. Согласно этим авторам, диапазон изменений природных условий является важным фактором, определяющим многообразие видов. Там, где этот диапазон мал, например в пустынях и эстуариях тропиков, разнообразие видов невелико. Арктические районы характеризуются экстремальной изменчивостью условий обитания, что отрицательно сказывается на растениях. Неблагоприятные воздействия экстремальных погодных условий на организм не уменьшаются за счет адаптации, выработанной в процессе эволюции.

В ходе эволюции существующих в таких условиях организмов всегда вырабатывается r-набор, что дает возможность этим организмам интенсивно размножаться в благоприятных условиях, а некоторым особям — избежать гибели в неблагоприятных условиях. Однако многие организмы обладают способностью приспосабливаться к экстремальным ситуациям, которые могут иметь место лишь в определенное время года. Поэтому в районах, где эти изменения условий окружающей среды происходят регулярно (например, в бореальных зонах), многообразие видов существенно выше, чем в других.

Эстуарии обычно заселены небольшим числом доминантных видов, что объясняется частыми физиологическими стрессами, которым подвергаются организмы при переходе от пресных вод к соленым. Эстуарии различаются по типу циркуляции и перемешивания вод. Чем регулярнее поступает пресная вода, тем больше разнообразие видов.

В заключение следует отметить, что в тропических дождевых лесах, где влажность неизменно высока, а другие климатические характеристики практически постоянны, существует большое разнообразие видов животных и растений. Эта система очень подвижна — растения цветут в разное время, плоды гниют, деревья падают, образуя пеструю мозаику сред обитания.

Существование этой мозаики в течение достаточно продолжительного периода времени привело к эволюции разнообразных сообществ, населяющих тропики.

Трофическая структура.

Трофические связи между видами могут быть описаны с помощью таких понятий, как цепи питания, или трофические уровни. Так, например, цепь питания в океане имеет следующий вид: диатомеи (производитель 1-го порядки) ( копеподы (консумент 1-ого порядка) ( макрели (консумент 3-го порядка) ( дельфины. Линейные цепи питания в естественных сообществах наблюдаются редко, вероятно, наиболее близкие к ним некоторые системы типа паразитоид — насекомое — растение-хозяин. Трофические взаимосвязи можно объединить в сети питания.

1 Сложности классификации.

При классификации некоторых животных по трофическим уровням возникают определенные сложности. Личинки ручейников (Dinocras и Rhyacophila) — хищники, потребляющие майских мух так же как и Нydropsyche (всеядные, питающиеся растениями и животными). Веснянка (Реr1а) является и хищником, и всеядным. Другая веснянка (Рrotoneumura) сапротрофна, питается остатками листьев, тогда как майские мухи и личинки ручейника (Philopotamus) питаются живыми растениями и детритом. Кроме того, недавние исследования показали, что водные детритоядные, вероятно, используют бактерии, живущие на листовом опаде, а не переваривают ткани растения самостоятельно.
Мы специально привели такой сложный пример, чтобы опровергнуть широко распространенное мнение о том, что сообщества животных и растений можно разделить на три или четыре трофических уровня. Понятие трофического уровня удобно использовать для анализа структуры и функционирования экосистем, но не для описания структуры сообществ, особенно, питающихся детритом.
Исследование цепей питания в сообществе — задача очень сложная. Один из эффективных методов ее решения — введение в ткани животных и растений радиоактивных изотопов, которые затем переносятся по цепи питания.

2 Последствия изменения трофической структуры.

Прямые и косвенные последствия изменений трофической структуры сообществ поучительны и предостерегающи. Так, например, в работе Зарета описывается широкомасштабное изменение трофических уровней в результате попадания рыбы- хищника цихлиды в озеро Гатун (Панама). Цихлида – прожорливый хищник, обитающий в реке Амазонке, считается весьма ценной рыбой. Случайно она была выпущена в озеро Гатун (другие озера Центральной Америки были уже заселены различными видами этой рыбы). Цихлида быстро размножилась, что оказало пагубное влияние на семь из восьми аборигенных видов рыб, причем шесть из них были полностью уничтожены. Косвенными последствиями явилось уменьшение популяций морских ласточек, зимородков и цапель, изменение плотности зоопланктона (возможно, и изменения фитопланктона), а также возрождение локальных популяций москитов, носителей малярии, в результате уменьшения количества насекомоядных рыб. [4]

Биомасса и продуктивность биоценоза.

Количество живого вещества всех групп растительных и животных организмов называется биомассой. Скорость продуцирования биомассы характеризуется продуктивностью биоценоза. Различают первичную продуктивность — биомассу растений, образовавшуюся в единицу времени при фотосинтезе, и вторичную — биомассу, продуцируемую животными (консументами), потребляющими первичную продукцию. Вторичная продукция образуется в результате использования гетеротрофными организмами энергии, запасенной автотрофами.
Продуктивность обычно выражают в единицах массы за один в пересчете на сухое вещество на единицу площади или объема, которая значительно различается в различных растительных сообществах. Например, 1 га соснового леса производит в год 6,5 т биомассы, а плантация сахарного тростника — 34
— 78 т. В целом первичная продуктивность лесов земного шара является наибольшей по сравнению с другими формациями.[5]

Потоки вещества и энергии в сообществах.

На своем значительном протяжении пути вещества и энергии в сообществах совпадают. Решающая роль в передаче вещества и энергии в сообществах принадлежит редуцентам. Так, например, углерод включается в цепи сообщества путем фиксации молекулы СО2 в процессе фотосинтеза. Углерод, войдя в чистую первичную продукцию, становится доступным для потребления в качестве компонента сахара, жира. Белка или целлюлозы. Он проходит такой же путь в сообществах, что и энергия. При этом вещества последовательно потребляются, усваиваются, выделяются с фекалиями, входят в состав вторичной продукции трофических групп. Когда молекула, включающая этот углерод, используется, в конце концов, для совершения работы, ее энергия теряется в виде тепла, а углерод вновь поступает в атмосферу в виде СО2, который является продуктом тканевого дыхания. Здесь пути энергии и углерода или других биогенных элементов расходятся. Вещества могут передаваться по замкнутым циклам и использоваться повторно, а энергия нет. Энергия, перейдя в форму беспорядочного теплового движения, не может использоваться живыми организмами для совершения работы или синтеза биомассы. Тепло рассеивается в атмосфере и частично уравновешивает поступление на Землю лучистой энергии
Солнца. Но углерод при фотосинтезе повторно фиксируется из СО2 и вместе с другими биогенными элементам, как азот, фосфор и т.д. становится доступным для растений в виде простых неорганических молекул, которые присутствуют в атмосфере (СО2) и водных растворах (нитраты, фосфаты и т. д.). Каждый из этих элементов может быть включен в процессе фотосинтеза в сложные органические соединения. Из сложных органических соединений происходит образование биомассы. Вещества через биомассу вновь оказываются доступными для организмов при ее потреблении. Химические соединения расходуются и системами редуцентов.

Потери на Потери на
Дыхание дыхание

Лучистая
Солнечная
Энергия

1 2 3

На рисунке приведена принципиальная схема потоков вещества и энергии в сообществе.
На рис. /1 / — потоки энергии; / 2 / — потоки биогенных элементов, связанные с органическим веществом; /3/— потоки вещества в свободной неорганической форме.
Энергия доступна для живых организмов в форме солнечной радиации и связывается в процессе фотосинтеза. Расходование энергии происходит в виде химической энергии. При превращении энергии в тепло происходит ее потеря.
Из рисунка видно, что энергия между мертвым органическим веществом и системой редуцентов, превращающей органические остатки в неорганические вещества, может передаваться в обоих направлениях. Но этот процесс не является круговоротом энергии, он лишь отражает способность системы редуцентов неоднократно «перерабатывать( органическое вещество. При этом каждый джоуль лучистой солнечной энергии используется только один раз, и жизнь на Земле возможна только благодаря новому ежедневному постоянному поступлению солнечной энергии.
В отличие от энергии солнечной радиации запасы биогенных элементов непостоянны. Процесс связывания некоторой их части в живой биомассе снижает их количество, которое остается сообществу. Поэтому если бы растения и фитофаги, в конечном счете, не разлагались, то запас веществ (в том числе химических элементов), необходимых для существования живых организмов, исчерпался бы и жизнь на Земле прекратилась.
Из рисунка видно, что высвобождение биогенов в форме простых неорганических соединений происходит только из системы редуцентов. В действительности же некоторую долю этих простых молекул (особенно СО2) дает и система консументов. Но система консументов возвращает в круговорот весьма незначительную часть биогенных элементов. Решающая роль в круговороте вещества принадлежит системе редуцентов.
На рисунке не отражен тот факт, что фактически не все биогенные элементы, высвобождаемые редуцентами, вновь неизбежно попадают в растения. В сообществах могут быть как потери, так и дополнительные поступления биогенных элементов. То есть круговорот биогенных элементов никогда не бывает безупречным. Кроме существующих в сообществах потоков вещества и некоторого их оттока, сообщество получает биогенные элементы из дополнительных источников, которые не являются связанными с недавно разложившимся веществом. В таблице приведены различные пути поступления и потерь биогенных элементов в наземных сообществах.
|№ |Потери |Поступления |
|п/п | | |
|1 |Вымывание и вынос текучими |Осадки |
| |водами | |
|2 |Сдувание пыли ветром |Выпадение пыли из атмосферы |
|3 |Биотическая эмиграция |Биотическая иммиграция |
|4 |Высвобождение в атмосферу |Фиксация из атмосферы |
|5 |Выщелачивание |Выветривание субстрата |
|6 |Сбор урожая человеком |Внесение удобрений и загрязнение|

Факторы, влияющие на получение первичной продукции.

Взаимодействия человека с промышленными сообществами являются необходимыми для выбора правильной с экономической точки зрения, стратегии взаимоотношений. Но эти взаимоотношения не затрагивают обмена вещества и энергии между компонентами биогеоценозов, которые играют важную роль в жизни организмов, популяций и сообществ. Так, все организмы нуждаются для построения своих тел в веществе, а для поддержания своей жизнедеятельности
— в энергии.
Солнечный свет, двуокись углерода, вода и минеральные соли – это ресурсы, требующиеся для создания первичной продукции. На скорость фотосинтеза оказывает существенное влияние и температура. Обычно в атмосфере содержится около 0,03% СО2. Хотя вблизи растений эта концентрация меняется, она обычно не играет заметной роли в лимитировании продуктивности растений. Но качество и количество света, наличие воды и биогенных элементов, а также температура являются весьма изменчивыми факторами, и они способны лимитировать первичную продукцию.
На каждый квадратный метр земной поверхности ежеминутно падает от 0 до 5 Дж солнечной энергии. Если бы вся солнечная энергия фотосинтетически превращалась в биомассу, то растительности на Земле было бы на порядок или два выше, чем в настоящее время. Но по спектральному составу только около
44% падающего коротковолнового света пригодно для фотосинтеза, а значительная доля солнечной энергии растениям недоступна. Наиболее высокой эффективностью использования солнечной энергии обладают хвойные леса, которые 1 — 3% фотосинтетически активной радиации превращают в биомассу.
Листопадные леса способны превращать в биомассу 0,5 — 1%, а пустыни, несмотря на более высокую освещенность — 0,01 — 0,02°/о. Максимальная эффективность фотосинтеза зерновых культур при идеальных условиях составляет 3 — 10%.
К биомассе относятся тела организмов целиком, даже если некоторые их части мертвые. Это необходимо учитывать особенно при рассмотрении лесных сообществ, где значительная доля биомассы приходится на мертвые клетки древесины и коры. Мертвые организмы или их части перестают быть биомассой лишь тогда, когда они становятся лесной подстилкой, гумусом или торфом.
Использование доступного для растений света намного улучшается при хорошей обеспеченности и другими ресурсами.
Вода является незаменимым ресурсом и как составная часть клетки, и как участник фотосинтеза. Поэтому продуктивность всегда тесно связана с количеством выпадающих осадков.
На продуктивность существенно влияет и температура среды. Эта зависимость имеет сложный характер.
Продукция наземного сообщества зависит и от содержания в почве необходимых для растений различных микроэлементов. Из всех почвенных биогенных элементов наиболее существенное влияние на продуктивность оказывают соединения азота. Причем их происхождение для растений должно быть биологическое, как результат фиксации азота микроорганизмами, а не геологическое.
Для первичной продукции в водной среде наибольшее значение имеют биогенные элементы, свет и интенсивность выедания. Среди первых важнейшую роль играют азот (обычно в форме нитрата) и фосфор (фосфат).
На продуктивность существенное влияние оказывает и деятельность человека.[6]

Сукцессии сообществ.

1 Классификация.

Первая классификация сукцессий растительных сообществ, составляющих ядро сухопутных биогеоценозов, предложена В. Н. Сукачевым (1942). Динамика растительного покрова подразделялась им на сукцессии сингенетические связанные с развитием самого растительного; эндоэкогенетические, связанные с развитием биогеоценоза в целом; экзоэкодинамические, вызванные воздействием внешних факторов.
Анализ общих закономерностей динамики растительных сообществ содержится в работе Ю. А. Исакова и др. (1980). Среди многообразных форм динамики авторы выделяют принципиально различные динамические категории: флуктуации, сукцессии и преобразования экосистем человеком.
Под флуктуациями фитоценозов понимаются ненаправленные изменения от года к году, завершающиеся возвратом фитоценоза к исходному или, точнее, близкому к исходному состоянию. С некоторой долей условности к флуктуациям растительных сообществ можно отнести изменения, вызываемые хозяйственной деятельностью — сенокошением, выпасом, лесохозяйственными мероприятиями.
Сукцессионные процессы в противоположность флуктуациям развиваются в определенном направлении. Они никогда не имеют характера колебаний около какого-то среднего состояния. Различают эндогенные и экзогенные сукцессии.
Первые определяются внутриценотическими причинами. Они делятся на две категории:
1) Сукцессии развития, первичные, началом которых служит освоение биотой еще не занятого субстрата (сукцессии сингенетические).
2) Сукцессии восстановительные, вторичные. К категории экзогенных

(экзоэкодинамических — по В. Н. Сукачеву) сукцессий, вызываемых внешними факторами, относятся как многолетние, например климатогенные, так и катастрофические – результата стихийных природных явлений.

Особенно большое распространение получили сейчас антропогенные сукцессии, возникающие в результате хозяйственной деятельности человека. Они происходят под влиянием пожаров, выпаса скота, рекреации и др. глубокую трансформацию почвенно-растительного покрова вызывают строительные работы, горные выработки и др. Растительный покров и животный мир меняются под воздействием загрязнения атмосферы, вод и почвы.
Наряду с негативным воздействием на биоту хозяйстве деятельность человека может носить конструктивный характер. Природные системы, в которых проводятся мелиоративные мероприятия, направленные на повышение их продуктивности: лесо-, луго-, рыбо-. охотохозяйственные и другие работы, — переводятся в категорию полуприродных. Наконец, создаются антропогенные экологические комплексы: сельскохозяйственные, садово- парковые, водохозяйственные и др. затраты на управление этими комплексами человек полностью берет на себя.
Коренное различие этих систем состоит в том, что в естественных экосистемах воспроизводство живого вещества и его средообразующие функции выполняются сами собой, а природно-хозяйственные системы не могут самовоспроизводиться.
Для поддержания их устойчивого существования необходимы затраты, и чем противоестественнее природно-хозяйственные системы, тем большую цену должен платить человек. Предоставленные сами себе, они, через серию восстановительных сукцессий, стремятся вернуться к естественному состоянию.
Современный биогеоценотический покров суши из-за постоянных нарушений практически лишен экосистем, достигших в своем естественном развитии климакса — финальной стадии, когда экосистемы находятся в наиболее полном единстве с факторами окружающей среды. Однако это не должно служить основанием для вывода о наступающей деструкции биосферы. Согласно современным представлениям зрелые климаксовые сообщества менее устойчивы к воздействию внешних факторов. Это является следствием узкой специализации климаксовых сообществ, высокой степени сбалансированности свойственных им функциональных процессов. Субклимаксовые же сообщества, находящиеся на пути к терминальным стадиям, менее специализированы и поэтому обладают большей способностью к восстановлению своей структуры. В настоящее время, когда влияние антропогенных факторов становится почти повсеместным, именно эта категория экосистем в силу своей адаптивности наиболее распространена.[7]

2 Примеры.

Сукцессия не может наблюдаться непосредственно до тех пор, пока равновесное состояние сообщества каким-либо образом не нарушится. Если лес вырубается для нужд сельского хозяйства, то после прекращения сельскохозяйственных работ он, как правило, снова восстанавливается. Поверхность обнаженных скал или заброшенных дорог покрывается сначала колониями мхов и лишайников, затем травами и кустарниками, а позднее, при благоприятных условиях, многолетними древесными растениями. Изменение русла реки может способствовать усилению эрозии в одном месте и отложению илов в другом. Ил закрепляется благодаря солеустойчивой болотной растительности, а затем, когда слой почвы становится толще, соль выщелачивается, после чего в этом месте уже смогут расти травы и кустарники. Все эти примеры свидетельствуют о том, что структура сообщества изменяется и эволюционирует в направлении более зрелой стадии, климакса, характерного (и поэтому предсказуемого) для определенных условий окружающей среды.
Существует определенная связь между организмами в сообществе и физическими и химическими свойствами среды обитания. При благоприятных условиях сообщество будет развиваться; в противном случае оно просто-напросто исчезнет или деградирует. Отложения ила стимулируют смену сообществ в растительности маршей, тогда как эрозия влияет на этот процесс в обратном направлении. Эвтрофикация озер при наличии внешнего источника минеральных элементов со временем приводит к полному заболачиванию озера, а выщелачивание этих веществ из почвы может ограничить развитие сообщества растений, например в вересковых зарослях. Такие изменения называются аллогенной сукцессией.
Автогенная сукцессия возникает при наличии положительной обратной связи внутри сообщества (эндогенные изменения), такие, как фиксация азота, увели содержания органического вещества в озере (заболачивание озера) или осушение почвы в результате транспирации.
Автогенная сукцессия — процесс очень длительный. Известен пример постгляционной сукцессии, которая наблюдалась в Глейшер-Бей на Аляске.
Начиная с 1750 г. в Глейшер-Бей ледники отступили более чем на 100 км и оставили морены, лишенные растительности. Валуны покрылись мхами и двумя- тремя видами трав с неразвитой корневой системой. Более чем через 15 лет там начали расти ивы – сначала стелющиеся формы, а затем кустарниковые.
Через 50 лет появилась ольха и образовала заросли высотой до 10 метров.
Ольху вытеснила ель, которая через 150 лет сформировала густой лес, который продолжал развиваться и достиг зрелости. Спустя 200 лет в районах с избыточной влажностью появились сфагновые мхи, удерживающие воду и вызывающие заболачивание почвы, которое привело к гибели деревьев и образованию болот. Таким образом, климаксным состоянием этого района является болото.
Одним из основных факторов, способствующих ускорению сукцессии и развитию описанных выше сообществ, является накопление большого количества азота.
Ольха окисляет почву до такого состояния, что она становится пригодной для произрастания ели, которая замещает ольху, используя накопленный запас азота. В зрелых стадиях сукцессии содержание азота в почве уменьшается, поскольку азот входит в биомассу деревьев.
Изменение топографии и типа почвы или выпас скита, а также пожары могут привести к формированию в пределах данного региона сообщества растений, отличающегося большим разнообразием.
Изменчивость распределения видов растений и их численности характерна для всех растительных сообществ в состояния климакса. Она обусловлена оползнями, вырубкой лесов или циклическими изменениями самой растительности. Описание изменений сообщества вереска (Calluna vulgaris), произрастающего на вересковых пустошах в Северной Европе, является наиболее полным примером. Если сообщества вереска не уничтожаются вследствие пожара или выпаса скота или если их не вытесняют деревья, то тогда вереск начинает медленно вырождаться. Растения погибают, образуя постепенно расширяющуюся пустошь в центре участка, заселенного, кроме вереска, другими растениями.
Постепенно образуется неоднородное сообщество вереска на разных стадиях развития. В данном случае изменчивость обусловлена особенностями роста растения, но циклические изменения большего пространственного и временного масштабов могут вызываться климатическими факторами.[8]

Заключение.

Изучая сообщества, мы приходим к такому выводу, что бездумная деятельность человека может их погубить. Например, изменение трофических связей. А ведь
, знание элементарных процессов в сообществах позволяет избежать ряд таких экологических катастроф.
Освоение экологический знаний способствует бережному отношению к природе, сохранению ее и меньшему количеству ответных ударов с ее стороны по человечеству.

Список использованной литературы.

1) Бигон. М. (Экология. Особи, популяции и сообщества(. М.: Мир, 1989. Том

2.
2) Дж. М. Андерсон (Экология и науки об окружающей среде.(. Л.:

Гидрометеоиздат, 1985.
3) Кормилицын М. С. (Основы экологии(. М.: МПУ,1997.
4) Петров К. М. (Общая экология(. СПб: Химия, 1997.
5) Реймерс Н. Ф. (Природопользование(: Словарь-справочник.-М.: Мысль,1990.
————————
[1] Реймерс Н. Ф. (Природопользование(: Словарь-справочник.-М.: Мысль,1990.
С. 485-486.
[2] Там же. С.51-52.
[3] Там же. С.235.
[4] Дж. М. Андерсон (Экология и науки об окружающей среде.(. Л.:
Гидрометеоиздат, 1985. С.87-96.
[5] Кормилицын М. С. (Основы экологии(. М.: МПУ,1997. С.24.
[6]Там же. С.73-77.
[7] Петров К. М. (Общая экология(. СПб: Химия, 1997. С.133-135.
[8] Дж. М. Андерсон (Экология и науки об окружающей среде.(. Л.:
Гидрометеоиздат, 1985. С.96-101.

————————
Мертвая органика

Чистая первичная продукция

Система редуцентов

Система концументов

Контрольная работа: Этнические особенности народов Западной Сибири

  1. Этнические особенности коренных народов

  2. Особенности традиционного воспитания

  1. Этнические особенности коренных народов

На территории Тюменской области проживают представители 125 национальностей, среди которых 26 малочисленных народов Севера. К коренным народностям, в течение многих столетий проживающих на территории современной Тюменской области, относятся татары и малочисленные народности Севера (ханты, манси, ненцы и селькупы).

Древнейшими из ныне живущих в Западной Сибири народов являются селькупы (около 4 500 чел.). Селькупы (остяки, остяко-самоеды — устаревшее название) живут в Томской и Тюменской (Ямало-Ненецкий и Ханты-Мансийский авт. округа) областях и Красноярском крае. Выделяются северные селькупы, живущие в лесотундре (самоназвание — селькуп), и южные (самоназвание — чулым-куп, «земляной человек», сус-секум, «таёжный человек»). Говорят на селькупском языке самодийской группы уральской семьи. Диалекты: тымский (юж.) и тазовский (сев.) Письменность на русской графической основе. Распространён также русский язык.

ЯНАО — историческая родина малочисленных народов Крайнего Севера: ненцев, ханты, селькупов, манси.

Коренные малочисленные народы Ханты-Мансийского автономного округа ханты и манси — два родственных народа. Этнонимы «ханты» и «манси» образованы от самоназвания народов хантэ, кантах и манси. В качестве официальных названий они были приняты после 1917 года, а в дореволюционной научной литературе и в документах царской администрации ханты называли остяками, а манси — вогулами, или вогуличами. Эти этнические имена предположительно означают «человек», «мужчина», «народ». Хантыйский язык (письменность на кириллической графике) с 1937.

Манси (вогулы) объективно относятся к генетически родственному народу ханты.

Ненцы, или в прошлом самоеды (самоядь). Самоназвание народа «ненец», «ненеця», «хасава» означает «человек», «мужчина», «настоящий мужчина». Ненецкая письменность на латинице появилась в 1932, однако с 1937 она строится на основе русской графической системы.

Г.С. Дунин-Горкавич — исследователь начала ХХ века — так описывает ханты: «Остяки в массе отличаются добродушием, готовностью помочь каждому и строгою честностью. Они не питают друг к другу никакой вражды и живут миролюбиво. Нищенство остякам неизвестно: каждый бедный считает себя вправе придти к более состоятельному и пользоваться у него пищею, в особенности после хорошего улова зверя или рыбы. Среди них существует даже род общественной благотворительности, в силу которой каждый престарелый и неспособный труду остяк, если он не имеет родственников, кормится поочередно родичами.

Убийства среди остяков, в силу миролюбивости их характера, можно с уверенностью сказать, совсем не встречаются. Остяки привыкли уважать чужую собственность; поэтому воровство и обман среди них чрезвычайно редки».

И.Г. Остроумов (1904 год) дает вогулам следующую характеристику: «По характеру своему вогулы народ миролюбивый, добросердечный и добродушный; взаимные отношения их в высшей степени хороши: они не знают, что такое, например, обман, кража, тем более убийство».

Для обозначения ханты и манси как единого целого в научной литературе утвердился еще один термин — обские угры. Первая его часть указывает на основное место проживания, а вторая происходит от слова «Югра», «Югория». Так называлась в русских летописях XI — XV вв. территория на полярном Урале и в Западной Сибири, а также ее жители.

Языки ханты и манси лингвисты относят к угорским; в эту же группу входит родственный венгерский язык. Угорские языки входят в финно-угорскую группу уральской языковой семьи.

Контакты между коренными народами Западной Сибири и Русским государством первоначально происходили на уровне товарообмена (13-14 вв.). В 15-16 вв. у ханты, манси, селькупов появляются племенные союзы — княжества.

У сибирских татар раннефеодальное государственное образование — Сибирское ханство. И после взятия Казани в 1552 году, когда появляются границы между Русским государством и Сибирью, устанавливаются отношения иного характера. Начинается процесс присоединения Сибири к Московскому царству. К этому моменту угорское и самодийское население платило дань сибирским татарам и участвовало в их военных компаниях. Но после походов Ермака в 80-е гг. 16 века, которые являются точкой отсчета присоединения Западной Сибири к территории России, коренные народы начинают платить дань Русскому государству.

Все эти культурно-исторические и этнические процессы, несомненно, повлияли на формирование и оформление самобытной традиционной культуры малочисленных сверенных народов.

Ханты и манси традиционно являлись полуоседлыми охотниками и рыбаками, кроме того, на севере занимались оленеводством, на юге — скотоводством. У охотников и рыбаков для каждого времени года имелось сезонное поселение и жилище. Типов жилищ было очень много, одни из них являлись временными, разборными, другие — постоянными. Разнообразны были хозяйственные постройки, бытовали культовые сооружения.

Предметы домашнего обихода изготавливали из местных материалов: дерево, береста, корень кедра и т.д.

Одежда ханты и манси существенно отличалась по группам: у северных преобладала глухая (без разреза, надеваемая через голову), у южных и восточных — распашная.

В настоящее время коренные малочисленные народы сегодня составляют около 2% всего населения ХМАО. Доля аборигенного населения в общей численности населения Ямало-Ненецкого автономного округа составляет немногим более 34 500 человек, кочевой образ жизни ведут около 15 тыс. человек. В национальном составе ненцы составляют 4%, ханты — 1,5%, коми — 1%.

2. Особенности традиционного воспитания

Воспитание детей у коренных народов Западной Сибири имело свои особенности. Девочек с 5-6 лет готовят к роли хозяйки: их помощь используется при наведении порядка в доме, при приготовлении пищи, при заготовке продуктов впрок. На девочек возлагается забота о младших детях. Большое значение придается обучению шитью и рукоделию. В шестилетнем возрасте мать изготавливает и дарит дочери специальную коробку для рукоделия (йиныт) из бересты и пихтовой коры. В ней девочка сначала хранит своих кукол, а когда подрастет и начинает учиться шить, складывает все вещи необходимые для рукоделия: игольницу с иголками, наперсток, нитки, бисер, пуговицы, бусы, кусочки тканей, сухожилия для нитей, ножницы. Коробка «йиныт» сопровождает женщину всю жизнь (по мере изнашивания старые берестяные коробки заменяют новыми), а после смерти ее кладут в гроб. Мать и старшие сестры показывают девочке, как разминать шкурки животных, выкраивать их, нанизывать бисер, подбирать кусочки кожи для аппликаций.1

Первыми самостоятельными изделиями девочки бывают одежда для кукол, матерчатые игольницы, несложные украшения из бисера. В подростковом возрасте девочку учат выделывать оленьи шкуры, обрабатывать нити, шить одежду, изготовлять берестяную утварь. Работа с берестой начинается с изготовления не требующих сложной обработки сосудов для воды, кормушек для собак, затем – более сложных поделок.2 Девочка в семье обских угров с детства приучается разделывать рыбу, готовить пищу, делать запасы и сохранять их. Даже совсем маленькие девочки умеют правильно обращаться с острым ножом. Девочки не только присматриваются к женским занятиям, но принимают непосредственное участие в заготовках бересты, древесной коры, трав, ягод, дров, в изготовлении хозяйственной утвари и т.д. Взрослые делают из бересты посуду – девочки копируют, повторяя ее в миниатюре. Женщины готовят гигиенические пояса, запасают чип (тонкую древесную стружку) – дочери помогают. Бабушка, мать или старшая сестра учат девочек узнавать и рисовать орнаменты, а также использовать их в изготовлении хозяйственной утвари, одежды, обуви.3 Девочкам поясняют значение фрагментов орнамента, помогают отыскивать в них сходство с фигурами птиц и зверей, вспоминая при этом подходящую сказку, что облегчает работу и пробуждает фантазию ребенка. Угадывание животных, птиц и растений в орнаменте и украшение им собственных игрушек развивает у детей художественный вкус и побуждает к творчеству. Взрослые шьют орнаменты из замши, меха, сукна, ткани – девочки перенимают. Женщины украшают одежду бисерным плетением, вышивкой – девочки учатся и украшают этим одежду своих кукол. Мать или старшая сестра шьет мешочек для хранения рукодельных принадлежностей, используя орнамент – девочка копирует. Изготавливается коробка из бересты или пихтовой коры – девочки приобщаются и к этому, учатся методам нанесения орнамента процарапыванием или красками. В прошлом краски делали из природного сырья – лиственничной коры или краснотала.4

Хантыйские дети хорошо информированы об основных нормах взаимоотношений между родственниками их взаимных правах и обязанностях, обусловленных принадлежностью к той или иной экзогамной или внутрисемейной группе. Десятилетняя девочка может ответить на вопросы о родовой принадлежности ее самой, ее матери, отца и других близких родственников, хорошо знает родственную терминологию. Она знает, в присутствии каких родственников мать должна закрывать лицо, к кому нельзя обращаться по имени и т.д. С раннего возраста детей приобщают к родовым святыням. Как только ребенок начинает ходить, его берут на праздники, моления, к 5-6 годам он знает, как вести себя во время ритуалов. К 15-16 годам девушка уже сама шьет одежду, некоторую обувь, меховые сумки для отца и братьев. К 16-18 годам человек обретает физическую и социальную зрелость, становится полноправным членом общества, окончательно преодолевает детскую инакость. Женщине полагается совершить жертвоприношение после замужества и рождения первого ребенка, что знаменует ее переход в категорию взрослых женщин.5

Сыновей с 5-6-летнего возраста отец всюду берет с собой, знакомит их с хозяйством, промысловыми угодьями. Сначала мальчики наблюдают за действиями отца, слушают его объяснения, затем сами начинают выполнять посильные поручения: при ремонте и изготовлении лодок, нарт, упряжки подают инструменты, заготавливают необходимое сырье, во время летнего выпаса оленей разжигают и следят за дымокурами, ухаживают за оленями, на промысле разжигают костер, помогают ставить шалаши, учатся изготовлять и ставить ловушки. Уже к 8-9 годам мальчик самостоятельно рыбачит и проверяет силки, неплохо обращается с ножом и вырезает из дерева, самостоятельно запрягает оленя. С 10-12 лет ему разрешают пользоваться огнестрельным оружием и учат ухаживать за ружьем, стрелять в цель. Перед первой самостоятельной охотой обязательно устраивают проверку: подросток доказывает свою способность метко стрелять, ибо недопустимым считается оставлять раненого зверя на мучения. Одновременно с обучением промысловому искусству мальчика знакомят с правилами поведения в лесу, в том числе и нормами взаимоотношений между охотниками, отношениями с окружающей природой. 6 Воспитывая мальчиков ханты стремятся выработать в них смелость, находчивость, упорство. Иногда, если в семье не было взрослых мужчин, мальчики в меру своих сил заменяли их в охоте на пушных зверей и птиц.7 В детстве ребенка готовят к самостоятельной жизни в обществе, постепенно он постигает весь комплекс навыков хозяйственной деятельности, знаний об окружающем мире и обществе, устоявшихся норм поведения. Главные воспитатели ребенка – это мать, отец и ближайшие родственники. Именно в семье закладываются основы воспитания. До 4-5 лет дети находятся под опекой матери, хотя отцы охотно играют, разговаривают с маленьким ребенком, ласкают его. В дальнейшем все большую роль в жизни мальчика играет отец, а мать остается наставницей девочки. Большую заботу о детях проявляют бабушки, дедушки, тети, дяди со стороны отца и матери. Детский коллектив, в котором растет ребенок, также в основном состоит из родственников. На примерах из жизни своей семьи, рода, общины, дети усваивают основные знания, навыки, правила. С ранних лет начинается трудовое воспитание, которое осуществляется как через непосредственное наблюдение и участие детей в повседневной хозяйственной жизни, так и через игры, в которых они имитируют занятия взрослых. Личный пример родителей, их навыки имеют здесь первостепенное значение. Совсем маленьких детей уже учат помогать матери: они приносят дрова, убирают в доме, собирают и чистят ягоды.

Очень рано приучают детей почтительно относиться к старшим. Дети не должны обсуждать поступки взрослых, вмешиваться в их разговоры, обязаны беспрекословно выполнять их просьбы. Ребенку запрещается поднимать руку на взрослого даже в шутку, и дети верят, что в наказание за такой поступок у драчуна в будущем будут трястись руки, он не сможет стать хорошим охотником. В свою очередь и взрослые относятся к детям ласково. При обращении к ним используются ласковые прозвища, шутливые сравнения с медвежонком, росомахой. За усердие, хорошо выполненную работу дети всегда поощряются устной похвалой или одобрительным взглядом. В качестве поощрения детям дают пользоваться орудиями взрослых и всячески подчеркивают отношение к ним как ко взрослым. С самых малых лет в ребенке воспитывают самостоятельность, контроль за ним ненавязчив и незаметен. Следует подчеркнуть, что в воспитательном процессе отсутствуют грубые принудительные методы, физические наказания не приняты, за исключением, конечно, каких-то очень серьезных проступков. Наказывая ребенка, особенно маленького, ограничиваются неодобрительным взглядом, коротким выговором или объяснением, как надо было бы поступить в том или ином случае. Вместо длительных нравоучений при проступке могут напомнить какой-нибудь фольклорный сюжет. В целом фольклор является важным средством традиционного воспитания, посредством которого дети приобщаются к ценностям и традициям своего народа.

1 Ильина И.В., Мартынова Е.П. Ребенок в традиционной культуре юганских хантов. – М., 1997. с. 225

2 Ильина И.В., Мартынова Е.П. Ребенок в традиционной культуре юганских хантов. – М., 1997. с. 225-226

3 Кулемзин В.М. и др. Игры детей обско-угорских народов. СПб., 1999. с. 22-23

4 Тахтуева А.М. Игры и игрушки обских угров в традиционном воспитании детей. СПб., 1999. с.23

5 Ильина И.В., Мартынова Е.П. Ребенок в традиционной культуре юганских хантов. – М., 1997. с. 228-229

6 Ильина И.В., Мартынова Е.П. Ребенок в традиционной культуре юганских хантов. – М., 1997. с. 224-225

7 Традиционное воспитание детей у народов Сибири. Сборник статей. Под ред. Кон И.С., Такеаши Ч.М. Л., 1988. с.89

Доклад: Дебюсси (Debussy) Клод

Дебюсси (Debussy) Клод

Дебюсси (Debussy) Клод (1862—1918)— франц. композитор, пианист, дирижёр, муз. критик. Окончил Парижскую конс. (1884), получил Рим. пр. Ученик А. Мармонтеля (фп.), Э. Гиро (композиция). Как домашний пианист рус. меценатки Н. Ф. фон Мекк — сопровождал её в путешествиях по Европе, в 1881 и 1882 посетил Россию. Выступал как дирижёр (в 1913 в Москве и Петербурге) и пианист с исполнением преимущественно собственных произв., а также как муз. критик (с 1901).

Д. — основоположник муз. импрессионизма. В своём творчестве опирался на франц. муз. традиции: музыка франц. клавесинистов (Ф. Куперен, Ж. Ф. Рамо), лирическая опера и романс (Ш. Гуно, Ж. Массне). Значительным было воздействие рус. музыки (М. П. Мусоргский, Н. А. Римский-Корсаков), а также франц. символистской поэзии и импрессионистской живописи. Д. воплотил в музыке мимолётные впечатления, тончайшие оттенки человеческих эмоций и явлений природы. Своего рода манифестом муз. импрессионизма считали современники орк. “Прелюдию к „Послеполуденному отдыху фавна»” (по эклоге С. Малларме; 1894), в к-рой проявились характерные для музыки Д. зыбкость настроений, утончённость, изысканность, прихотливость мелодики, колористичность гармонии. Одно из наиб, значит, созданий Д. — опера “Пеллеас и Мелизанда” (по драме М. Метерлинка; 1902), в к-рой достигнуто полное слияние музыки с действием. Д. воссоздаёт сущность неясного, символически-туманного поэтич. текста. Этому произв. наряду с общей импрессионистич. окраской, символистской недосказанностью присущи тонкий психологизм, яркая эмоциональность в выражении чувств героев. Отзвуки этого произв. обнаруживаются в операх Дж. Пуччини, Б. Бартока, Ф. Пуленка, И. Ф. Стравинского, С. С. Прокофьева. Блеском и в то же время прозрачностью орк. палитры отмечены 3 симф. эскиза “Море” (1905) — самое крупное симф. соч. Д. Композитор обогатил средства муз. выразительности, орк. и фп. палитру. Он создал импрессионистич. мелодику, отличающуюся гибкостью нюансов и в то же время расплывчатостью.

В нек-рых произв. — “Бергамасская сюита” для фп. (1890), музыка к мистерии Г. Д’Аннунцио “Мученичество св. Себастьяна” (1911), балет “Игры” (1912) и др. — проявляются черты, присущие впоследствии неоклассицизму, они демонстрируют дальнейшие поиски Д. в области тембровых красок, колористич. сопоставлений. Д. создал новый пианистич. стиль (этюды, прелюдии). Его 24 прелюдии для фп. (1-я тетр. — 1910, 2-я — 1913), снабжённые поэтич. названиями (“Дельфийские танцовщицы”, “Звуки и ароматы реют в вечернем воздухе”, “Девушка с волосами цвета льна” и др.), создают образы мягких, порой нереальных пейзажей, имитируют пластику танц. движений, навевают поэтич. видения, жанровые картины. Творчество Д., одного из крупнейших мастеров 20 в., оказало существ, влияние на композиторов мн. стран.

Оперы — Родриго и Химена (1892, не окончена), Пеллеас и Мелизанда (1902, Париж), Падение дома Эшеров (в набросках, 1908—17); балеты — Камма (1912, конц. исп. 1924, там же), Игры (1913, Париж), Ящик с игрушками (детский, 1913, пост. 1919, Париж); кантаты — лирич. сцены Блудный сын (1884), Ода Франции (1917, завершена М. Ф. Гайаром); поэма для голосов с орк. Дева-избранница (1888); для орк. — дивертисмент Триумф Вакха (1882), симф. сюита Весна (1887), Прелюдия к “Послеполуденному отдыху фавна” (1894), Ноктюрны (Облака, Празднества; Сирены — с жен. хором; 1899), 3 симф. эскиза Море (1905), Образы (Жиги, Иберия, Весенние хороводы, 1912); кам.-инстр. ансамбли — сонаты для влч. и фп. (1915), для скр. и фп. (1917), для фл., альта и арфы (1915), фп. трио (1880), струн, квартет (1893); для фп. — Бергамасская сюита (1890), Эстампы (1903), Остров радости (1904), Маски (1904), Образы (1-я серия — 1905, 2-я — 1907), сюита Детский уголок (1908), прелюдии (1-я тетр. — 1910, 2-я— 1913), этюды (1915); песни и романсы; музыка к спектаклям драм, т-ра, фп. транскрипции и др.

По масштабу и яркости дарования Д. был наиболее видным франц. композитором на рубеже19—20вв. Уже в ранних произведениях Д. сказались его своеобразный талант и мастерство. Однако, развиваясь в условиях идейного упадка буржуазной культуры, творчество Д. отошло от реалистич. принципов классического музыкального искусства и положило начало модернизму во французской и западноевропейской музыке. Метод Д.— импрессионизм (см.)— характеризуют такие произведения, как оркестровая прелюдия “Послеполуденный отдых фавна” по эклоге Малларме (1892—94), романсы на слова П. Верлена, Ш. Бодлера и др., фортепианные циклы “Эстампы”, “Образы”, 24 прелюдии и т. п.

В некоторых произведениях Д. заметно выступают реалистич. черты, находящиеся в противоречии с его импрессионистич. эстетикой. Большой изобразительной силы и разнообразия колорита достигает Д. в музыкальных пейзажах: оркестровом цикле “Ноктюрны” (1897—99), трёх симфонич. эскизах “Море” (1903—05), фортепианных пьесах “Лунный свет”, “Сады под дождем”, “Остров радости”, “Фейерверк” и др. Иногда пейзажи у Д. оживляются жанровыми сценками из народной жизни (“Празднества” из цикла “Ноктюрны”, “Иберия” из цикла “Образы” для оркестра). Вместе с тем в творчестве Д. сильны упадочные и антидемократические тенденции, нашедшие наиболее полное выражение в опере “Пелеас и Мелизанда” (по драме поэта-символиста М. Метерлинка, постановка 1902).

На протяжении всей своей деятельности Д. проявлял большой интерес к новым приёмам выразительности в музыке М. А. Балакирева, А. П. Бородина, Н. А. Римского-Корсакова и особенно М. П. Мусоргского; творчеству русских композиторов он посвятил восторженные статьи. Однако реалистич. основа русской классич. музыки осталась ему чуждой.

Список литературы

Для подготовки данной работы были использованы материалы с сайта http://www.mushar.ru

Курсовая работа: Медоносні рослини луків

Міністерство освіти і науки України

Чернігівський державний педагогічний університет імені Т.Г. Шевченка

Кафедра ботаніки, зоології та охорони природи

КУРСОВА РОБОТА

МЕДОНОСНІ РОСЛИНИ ЛУКІВ

Виконала:

студентка 41 групи

Івченко І.М.

Науковий керівник:

к.б.н., доц. кафедри

ботаніки, зоології та

охорони природи

Карпенко Ю.О.

Чернігів – 2008

ЗМІСТ

Вступ

Розділ 1. Систематична структура флори медоносних рослин

Розділ 2. Еколого-ценотичні особливості флори медоносних рослин луків України

Розділ 3. Ботанічна характеристика найбільш поширених видів медоносних рослин луків

3.1 Родина Мальвові (Malvaceae)

3.2 Родина Зонтичні (Аріасеае)

3.3 Родина Айстрові (Asteraceae)

3.4 Родина Бобові (Fabaceae)

3.5 Родина Розові (Rosaceae)

3.6 Інші родини

Висновки

Література

Вступ

Прекрасний і багатогранний рослинний світ, і хоч пройшло багато тисячоліть з часу його виникнення, непізнаність і нерозгаданість його вабить дослідників. Якби ми знали, скільки втрачаємо, коли не робимо жодних спроб пізнати те, що нас оточує, що дає нам життя. Адже цей чарівний світ супроводжує нас повсюди, він є частинкою нашого існування. Однак не лише ми не уявляємо себе без природи, але й комахи, птахи, звірі та інші представники фауни, котрі також є частинкою всього живого і нерозривно пов’язані з ним.

Неможливо собі уявити маленьку бджілку без квіткової рослини і навпаки. Життєві процеси їх тісно пов’язані між собою. Зокрема, рослина виділяє найбільшу кількість нектару в години найактивнішого льоту бджіл (у чому проявляється мудрість та доцільність Природи), а вдячні бджоли забезпечують перехресне запилення тих видів рослин, які потребують його.

Багата природною медоносною рослинністю Україна з давніх-давен славилася своїми медами. Безмежні степові простори, луки, ліси були джерелом промислового взятку для бджіл. Проте посилення антропогенного впливу на природу спричинилося до певних змін у флористичному складі та структурі природних фітоценозів. Тому в наш час практично не залишилося рослинних угруповань, які б не зазнали змін. Антропогенний фактор є настільки потужним, що без урахування його не можна скласти повного уявлення про рослинний покрив тієї чи іншої території.

Медоносні рослини — єдине природне джерело медозбору для бджіл. Серед багатої флори України понад 1000 видів рослин постачають бджолам нектар і пилок. До них належать дикорослі види, сільськогосподарські, садово-ягідні та лісові культури. Значення дикої медоносної флори як джерела медозбору перебуває в зворотній залежності від інтенсивності землеробства.

У давнину на Україні переважали соснові, широколистяно-соснові та широколистяні ліси. Серед видів, які формували їх, було багато медоносів (липа, клени, глоди, ліщина, хамерій, крушина, малина, ожина, чорниця, верес, чебрець, багно, яглиця тощо). Вони відігравали важливу роль у медовому балансі України. Однак під впливом господарської діяльності людини на їх місці почали формуватися менш нектаропродуктивні березові ліси, а в більш вологих умовах — змішані березово-осикові. На Поліссі після знищення соснових та широколистяних лісів утворилися вторинні суходольні та низинні луки. Вони використовуються як сінокоси і пасовища, а переважаючими видами їх є злаки.

Метою даної роботи було систематизувати флористичні дані про медоносні рослини луків, які найбільш поширені на території України.

Для досягнення даної мети були поставлені такі завдання:

1. Систематизувати на основі літературних даних флористичні відомості про медоносні рослини.

2. На основі літературних даних виявити еколого-ценотичні особливостей флори медоносних рослин луків.

3. Навести ботанічну характеристику найбільш поширених видів медоносних рослин луків.

Розділ 1. Систематична структура флори медоносних рослин

Інвентаризація флори та її аналіз є одним з найважливіших завдань при вивченні рослинного світу будь-якого району. Під флорою ми розуміємо сукупність видів рослин, що поширені на даній території і утворюють всі властиві їй рослинні угруповання та заселяють всі типи місцезростань. Флора медоносних рослин України нами розглядається як частина конкретної регіональної флори [14] з певними корисними властивостями.

На підставі оригінальних літературних даних та обробки гербарних матеріалів нами складений «Конспект флори найбільш поширених медоносних рослин», який наведений в додатку. На основі його аналізу були приведені систематичні узагальнення і вивчення еколого-ценотичних особливостей видів медоносних рослин, згідно прийнятим підходам [27].

Систематична структура флори визначається як притаманний їй розподіл видів між систематичними категоріями вищого рангу. Вона є важливою структурно-функціональною характеристикою і відбиває закономірності пристосування видів до екотипів регіону, що виявляється через кількісні характеристики таксонів, з яких вона складається.

Основними показниками систематичної структури флори є розподіл видів між різними таксонами; переважно це кількісний склад провідних родин та родів [36].

Розділ 2. Еколого-ценотичні особливості флори медоносних рослин луків України

Досить важливою характеристикою флори є її еколого-ценотична структура, яка відбивається у кількісних співвідношеннях видів в залежності від їх приналежності до певних ценозів і виявляється в широті їх торологічної активності [25].

Дикорослі медоноси на території України зростають не ізольовано від інших рослин, які не виділяють нектару. Вони разом з ними є компонентами фітоценозів, зокрема степових, лісових, лучних або болотних і від цього великою мірою залежить нектаропродуктивність зазначених угідь [24].

Отже, описані нами види медоносних рослин Чернігівської області ми розділяємо на 5 еколого-ценотичних груп:

1) неморально лісова група

2) лучна

3) болотна

4) степів

5) рудеральна і сегетальна

У кормовій базі бджільництва значне місце належить різнотрав’ю лісів, полів, лук та пасовищ, які залежно від місцевих умов та стану погоди забезпечують бджіл підтримуючим медозбором, а часто обумовлюють і головний медозбір. Приведемо коротку характеристику нектароносів цієї групи.

Лучна рослинність поширена на Україні. Лучні угіддя зустрічаються переважно у заплавах річок, де займають більшість нерозораних ділянок, а також поза заплавами на схилах, та на терасах річок. Лучна рослинність досить різноманітна і саме цим зумовлені досить істотні відмінності у поширенні груп медоносів. В умовах, коли справжні луки займають достатньо великі території, наприклад на великих масивах центральної частини заплави р. Десни, можна одержувати промисловий медозбір [20].

Справжні луки характеризуються наявністю слідуючих медоносних рослин: вовчуг польовий, волошка лучна (Centaurea Jacea L.), в’язіль барвистий (Coronilla varia L.), конюшина повзуча та лучна Trifolium repens L., T. pratense L.), кульбаба лікарська (Taraxacum officinale Wigg.), любочки осінні (Leontodon autumnalis Z.), холодок лікарський Asparagus officinalis L.). Медопродуктивність лучних угідь становить від 50 до 80 кг/га [33].

У недалекому минулому лучні угіддя в Україні займали значні площі. Але повсюдне розорювання земель у межах лісової та лісостепової зон зі створенням на них сільськогосподарських угідь призвело до того, що ділянки, які добре збереглися, розміщені тепер практично лише в межах заповідників. Тому невелика площа недоторканих луків призвела до наявності меншої кількості медоносних рослин притаманних степам. Ділянки степової рослинності поза її межами нині інтенсивно використовують, внаслідок чого цінні медоноси не досягають необхідного розвитку.

У складі лучних угруповань зустрічаються різні за цінністю медоноси. Особливо важливими серед них є буркун лікарський, волошка східна (Centaurea orientalis L.), дрік красильний (Genista tinctoria L.), очіток їдкий (Sedum acre L.), синяк звичайний (Echium vulgare L).

У непорушених лучних угрупованнях спостерігають багато видів, деякі з них досить поширені. Тому, ці угіддя цінні як медоносні і можуть мати промислове значення. Цінність таких угідь зумовлює потребу у відношенні порушених степових ділянок та створенні сприятливих умов для розширення їх площ [18].

Розділ 3. Ботанічна характеристика найбільш поширених видів медоносних рослин луків

3.1 Родина Мальвові (Malvaceae)

Алтея лікарська (Althaea officinalis L.)

Медоносні рослини луків

Дуже поширена в Європі. В Україні зустрічається всюди, крім гірських районів Карпат і Криму. Росте на зволожених ділянках долин і берегів річок, озер, водойм. Росте на берегах та у заплаві Десни та Сейму, у заболочених місцях, на вологих луках, між чагарниками та на затоплених ділянках. У басейні Дніпра утворює незначні зарості. В культурі вирощують ряд спеціалізованих господарств та аматори. Багаторічна рослина висотою 50-150 см.

Коренева система — коротке, багатоголовчасте кореневище з добре розвиненим головним гіллястим коренем, стебла циліндричні, прямостоячі, слабогіллясті. Листки черешкові, яйцеподібні, опушені. Квітки блідо-рожеві з фіолетовими тичинками, зібрані у колосоподібні суцвіття. Плід — збірна сім’янка дископодібної форми. Плоди розпадаються! на окремі сім’янки, насіння дрібне, маса 1000 насінин — 2 — 2,5 г.

Алтея лікарська — середній медонос, який бджоли відвідують, коли в природі немає інших джерел медозбору. На першому році вегетації медопродуктивність суцільних заростей його виду становить 15 кг/га, а на другому і наступних збільшується до 150 кг/га.

Лаватера тюрінгська (Lavatera thuringica L.).

Медоносні рослини луків

Росте серед чагарників по луках, на схилах балок, у садах та на городах юс бур’ян. Багаторічна рослина висотою 50 — 200 см. Цвіте в червні — вересні. Вид поширений по всій території України.

Лаватера тюрінгська добрий медонос. Бджоли охоче відвідують її і збирають нектар та пилок. Медопродуктивність становить близько 200 кг/га. Мед білого кольору, з приємних запахом.

3.2 Родина Зонтичні (Аріасеае)

Медоносні рослини луків

Борщівник сибірський (Heracleum sibiricum L.). Дворічна рослина висотою 50 — 150 см. Стебла високі порожнисті, листки великі пірчасто-розсічені. Відомо близько 70 видів, ростуть в помірній зоні північної півкулі (переважно в горах). В Україні росте 5 видів. Найбільш поширений (майже по всій Україні — на луках, по берегах річок, біля доріг, по краям полів). Цвіте в червні — серпні.

Борщівник сибірський добрий медонос. Його квітки виділяють багато нектару і пилку. Медопродуктивність коливається від 100 — 120 до 300 кг/га. Мед з борщівника запашний, але з особливим присмаком.

3.3 Родина Айстрові (Asteraceae)

Волошка лучна (Centaurea jacea L.)

Медоносні рослини луків

Багаторічна рослина висотою 20 — 80 см. Стебло тверде, прямостояче, ребристе, у верхній частині розгалужене, під кошиками без потовщень. Листки чергові, яйцевидно-ланцетні або ланцетні, нижні — на крилатих черешках, середні і верхні — сидячі. Квітки лілово-рожеві, зрідка білі, у кошиках, розташованих по 1-2 на кінцях стебла і його пагонів. Крайові квітки великі, лійкоподібні, марні, серединні — трубчасті. Цвіте з червня до вересня, плоди дозрівають з липня до жовтня. Розмножується насіннями і вегетативно. Росте волошка на свіжих супіщаних і суглинних ґрунтах по лугах, у світлих соснових і змішаних лісах, по їхніх узліссях, чагарникам, уздовж доріг, по межах і окраїнам полів, іноді зустрічається в посівах.

Волошка лучна — добрий медонос, з якого бджоли збирають нектар і пилок коричневого кольору. Медопродуктивність досягає 100 — 130 кг/га. Мед з волошки приємний на смак, густий.

Кульбаба лікарська (Taraxacum officinale Wigg).

Медоносні рослини луків

Багаторічна трав’яниста рослина родини складноцвітих (10-40 см заввишки) з довгим стрижневим, гіллястим коренем. Стебла безлисті, порожнисті, зверху павутинясті, закінчуються поодинокими кошиками. Листки (до 20 см завдовжки) у прикореневій розетці, численні, притиснуті до ґрунту або висхідні, зісподу опушені або голі, стругоподібні, перистолопатеві або перистороздільні з широкотрикутними вниз спрямованими частками, часто з рожевою середньою жилкою. Кошики великі (20-25 мм завдовжки, 7-10 м і заввишки) з дзвоникуватою багаторядною обгорткою, зовнішні листочки якої відігнуті донизу. Квітколоже голі, всі квітки язичкові, яскраво-жовті або світло-жовті, рідко червонуваті. Тичинок п’ять, маточка одна, стовпчик один з дволопатевою приймочкою, зав’язь нижня. Плід — світла веретеноподібна циліндрична сім’янка (до 3 мм завдовжки), зверху гострозубчаста, з багаторядним білуватим чубком.

Кульбаба лікарська росте в зріджених мішаних і листяних лісах, як бур’ян на лісокультурних площах, у розсадниках, парках і лісопарках, трапляється на пустирях, поблизу жител, доріг, по узліссях. Тіньовитривала рослина. Цвіте з квітня по серпень. Поширена по всій Україні, особливо в лісостепових районах. Промислова заготівля можлива у Хмельницькій, Вінницькій, Київській, Черкаській, Полтавській, Сумській і Харківській областях. Запаси сировини значні.

Кільбаба лікарська цінний ранньовесняний медонос. Медопродуктивність в середньому становить 40 — 45 кг/га. Бджоли активно відвідують її, але в основному, із-за пилку, який необхідний для розвитку бджолосімей після зимівлі.

Любочки осінні (Leontodon autumnalis L.). Любочки осінні ростуть на луках як бур’ян, на відкритих вологих місцях, біля доріг, будинків, у садах. Це багаторічна рослина висотою 10-50 см. Цвіте у липні — жовтні.

Любочки осінні посередній медонос, але цінний тим, що з нього бджоли мають підтримуючий медозбір восени. Медопродуктивність становить 30 — 35 кг/га. Крім нектару бджоли збирають пилок.

Нечуйвітер зонтичний (Hieracium umbellatum L.). Росте на всій території, на луках, на узліссях борів, лісових галявинах, пісках.

Використовується як джерело підтримуючого медозбору.

Мати-й-мачуха (Tussilago farfara L.).

Медоносні рослини луків

Багаторічна рослина. Один із найбільш ранніх медоносів, суцвіття розкриваються до розпускання листків відразу після танення снігу.

Кореневище галузисте, пов¬зуче. Напровесні на стеблах з’являються поодинокі дзвониковидні квіткові кошики, що складаються із золотаво-жовтих язичкових і трубчастих квіток.

Прикореневі листки округло-серцевидні, щільні, зверху голі, зелені, зісподу білі, повстисто-опушені. Нижній бік листка, якщо його притулити до тіла, гріє, а верхній холодить, звідси і назва мати-й-мачуха. Цвіте у березні-травні (квітки з’являються раніше, ніж листки).

Росте на глиняних і піщаних ґрунтах, на схилах, у вибалках, сухих ровах, на залізничних насипах, по берегах річок і струмків, у хвойних лісах, цінна тим, що дає ранній квітковий пилок. Медопродуктивність 25 кг/га.

Короли́ця звича́йна (Leucanthemum vulgare Lamb.)

Медоносні рослини луків

Назва роду походить від грецьких слів, що означають «біла квітка». Видова назва в перекладі з латинської мови — «звичайна». Часто цю рослину неправильно називають ромашкою, від якої вона відрізняється цілісними листками (у ромашки листки перистоскладні).

Багаторічна рослина висотою 30—60 см, здебільшого з одним кошиком. Листки прості, довгасті, по краю зарубчасто-зубчасті. Кошики великі — 3—5 см у діаметрі. Язичкові квітки білі, трубчасті — жовті. Сім’янки без чубка. Цвіте з травня до кінця літа. Росте на луках, схилах, галявинах, уздовж доріг по всій Україні.

Королиця має сплячі бруньки, які розвиваються при пошкодженні рослини. Якщо ранньою весною зрізати стебло королиці під корінь, то з пазух прикореневих листків розвинеться кілька нових пагонів — цього ніколи не буває за нормальних умов розвитку. Білі язичкові квітки — маточкові, добре помітні комахам; трубчасті — двостатеві, в них пиляки дозрівають раніше від маточок. Пиляки зростаються своїми краями і утворюють трубочку, через яку проходить стовпчик маточки, виносячи приймочку над тичинками. Ростовий стовпчик, досягнувши пиляків, виштовхує з них дозрілий пилок, який переноситься комахами на квітки з дозрілими приймочками. На ніч і в дощову погоду кошики закриваються, захищаючи пилок від намокання.

Цикорій дикий (Cіchorіum іnthybus L.).

Медоносні рослини луків

Завдяки своїм поживним і лікувальним властивостям цикорій здавна культивують у країнах Середземномор’я, в Англії, Японії й Індії. Як овочева і лікарська рослина відома давно. У Росії перші дані про цикорії з’явилися тільки в 1800 році. У нашій країні широко використовується як у медицині, так і в харчовій промисловості.

Багаторічна трав’яниста рослина з довгим веретеноподібним коренем, схожим на редьку і розгалуженим шорстким стеблом. Листки в нього ланцетні, гострозубчасті, стеблообгортні. Квітки блакитні, рідше білі, у кошиках, сидять здебільшого пучками в пазухах верхніх листків. Квітки розкриваються рано вранці і вже до 10 годинник закриваються, дуже медоносні. Плід — призматична 4-6-гранная сім’янка. Цвіте в червні-липні, іноді до осені.

Цикорій розповсюджений як бур’ян повсюдно, росте на бур’янистих місцях, уздовж доріг, на окраїнах полів, на схилах, іноді в посівах.

3.4 Родина Бобові (Fabaceae)

Вовчуг польовий (Ononis arvensis L.).

Медоносні рослини луків

Росте на лісових галявинах, на луках, схилах, серед чегарників. Зазначений вид поширений по всій території Чернігівської області. Багаторічна рослина висотою 30 — 90 см.

Це — багаторічна трав’яниста рослина. Стебла висхідні, прямі, опушені. Листки трійчасті, з великими прилистками. Квітки пазушні, метеликові, рожеві, на коротких квітконіжках, на кінці стебла утворюють колосоподібні суцвіття. Цвіте в червні — липні. Запах неприємний. Плід — біб. Підземна частина складається з темно-бурого, багатоголового кореневища і стрижневого, в нижній частині галузистого кореня.

Вовчуг польовий — цінний медонос. Одна квітка виділяє 0,35 — 0,4 мг цукру в нектарі. Медопродуктивність у середньому становить 30-40 кг/га. Вовчуг польовий бджоли використовують як джерело підтримуючого медозбору.

В’язіль барвистий (Coronilla varia L.). Росте на луках, на узліссях, по чагарниках, на схилах ярів.

Медоносні рослини луків

Багаторічна трав’яниста рослина, заввишки 30—10 см, з повзучим гіллястим кореневищем. Стебла дещо розпростерті або майже прямостоячі, гіллясті, голі, борозенчасті. Листки непарноперисті, черешок з 5—12 парами еліптичних або довгасто-лінійних листочків, на вершк загострених. Верхні листки сидячі, прилистки вільні, ланцетні. Квітки зібрані в зонтикоподібні китиці з квітконосами завдовжки 3—15 см, що іноді; перевищують листки. Чашечка дзвоникоподібна, 5-зубчаста. Віночок з трьох зігнутим дзьобоподібно розширеним човником. Тичинок 10, з яких 9 зрослись нитками в трубочку. Плоди — лінійні боби, 4—5 см завдовжки. Цвіте в травні — серпні; насіння достигає з липня.

В’язіль барвистий — добрий медонос, але дані про його медоносні властивості відсутні. За деякими спостереженнями, бджоли активно відвідують його квітки зранку і до обіду. Крім нектару, збирають також пилок. Цей вид зрідка використовують у медицині.

Конюшина лучна (Trifolium pratense L.).

Багаторічна рослина висотою 20 — 60 см, з трійчастими широко-яйцевидними або видовженими, з виїмкою на верхівці листками і прирослими до черешка яйцевидними, з вістрям прилистками. Квітки зібрані в суцвіття — головки. Плід — яйцевидний однонасінний біб. Цвіте з травня до вересня.

Медоносні рослини луків

Конюшина лучна має ряд цікавих пристосувань. Так, перед дощем її листки опускаються і складаються, як зонтик, прикриваючи квіткові головки. Білі плями на листках забезпечують триваліше випаровування рослиною вологи: світліша поверхня повільніше охолоджується. Боби дрібні. При них залишається висохла оцвітина, тому вони добре поширюються вітром. Як і багато інших бобових, конюшина лучна не боїться нічного холоду: її листочки на ніч складаються і піднімаються догори, внаслідок чого зменшується поверхня рослини, отже, вона менше випаровує води і менше втрачає тепла. Росте переважно вночі за рахунок нагромаджених за день речовин. У холодні ночі процес росту значно уповільнюється, нагромаджені речовини повністю не витрачаються і наступного дня гальмують фотосинтез. Рухом листків рослина регулює певне співвідношення денних і нічних температур, потрібне для її нормального розвитку.

Конюшина лучна — одна з кращих кормових трав: у ній містяться вітаміни А, В, С, D, К, 14,5% протеїну, 3,5% жирів, багато кальцію і фосфору, що робить сіно дуже поживним і особливо корисним для молодняка. Конюшина лучна добрий медонос. Медопродуктивність в середньому становить 80 — 200 кг/га. Мед з неї світлого кольору, приємний на смак, довго не кристалізується. Конюшина лучна росте на заплавних луках, у чагарниках, на схилах, обабіч доріг.

Конюшина золотиста (Т. aureum L.). Зазначені види конюшини ростуть на заплавних луках Десни і Сейму, по чагарниках, на схилах, узліссях, обабіч доріг. На відміну від конюшини лучної, у конюшини золотистої квітки білі, але всі вони мають гірші медоносні властивості.

Конюшина суницевидна (Т. fragiferum L.). Росте в таких умовах, як і попередні види, за вийнятком чагарників та обабіч доріг.

Медоносні рослини луків

Конюши́на повзу́ча (Trifolium repens L.) конюшина біла; багаторічна трав’яниста рослина.

Має повзучі пагони, які по вузлах укорінюються. Стебло голе, сланке або висхідне, розгалужене, часто порожнисте, 10—35 см заввишки. Листки довгочерешкові, трійчасті; листочки оберненояйцевидні, дрібнозубчасті. Квітки дрібні, неправильні, білі, блідо-рожеві або блідо-жовті, у головчастих кулястих суцвіттях на’довгих квітконосах. Плід — біб. Цвіте у травні — вересені.

Астрагал еспарцетний (Astragalus onobrychis L.).

Багаторічна рослина висотою 30 — 80 см. Цвіте в червні — липні. Росте по схилах, відшаруваннях та на пісках Чернігівської області.

Астрагал еспарцетний добрий медонос. Бджоли активно відвідують його квітки, збираючи нектар, використовуючи його як джерело підтримуючого медозбору.

Білуваті, волосисті стебла широким колом розкинулися по траві, ледь підносячи верхівки. Добре розвинений головний корінь цієї багаторічної рослини сягає до 2 м углиб, а численне бічне коріння пронизує грунт на великій площі. Маленькі листочки і густе опушення, завдяки чому мало випаровується вологи, підвищують посухостійкість рослини, допомагають переносити несприятливі умови. Росте не тільки в степах, де є однією з найхарактерніших рослин, а й на відслоненнях і пісках. На Україні зустрічається скрізь, крім північних лісових районів. Цвіте з червня до серпня. У жовтні надземні пагони відмирають. Восени на рівні ґрунту та на глибині 1-1.5 см закладаються бруньки, які на початку квітня починають вегетувати і згодом розвиваються в генеративні пагони. Від кореня відходять 10-25 пагонів з непарно-перистими листками. З пазух листків виходять довгі квітконоси, увінчані густими, вкороченими китицями рожево-лілових квіток. Прапорець удвічі більший від решти пелюсток віночка, чого в інших видів астрагалів не спостерігається. Зубці чашечки в 2-3 рази довші за її трубочку. Плід – біб, довгасто-яйцевидний, загострений у майже прямий носик.

Буркун лікарський (Melilotus officinalis (L.)

Медоносні рослини луків

Pall). Дворічна рослина висотою 50 — 200 см. Цвіте в травні — липні. Буркун лікарський росте на схилах, по узліссях, луках, на засмічених місцях. Коренева система —добре розвинутий стрижневий корінь.

Стебло прямостояче, розгалужене, голе або розсіяноволокнисте, заввишки 40-110 см. Листки трійчасті, дрібнозубчасті, у верхній частині стебла — оберненояйцевидні, у нижній — видовженоланцетовидні. Квітки двостатеві, дрібні, жовті, в багатоквіткових пазушних китицях. Плід — овальний, голий, сіруватий, моршкуватий біб. Насіння дрібне, яйцевидної форми, зеленувато-сірого кольору, маса 1000 насінин 3-4 г.

Буркун лікарський цінний медонос. Медопродуктивність всередньому становить 140 — 200 кг/га. Бджоли активно відвідують квітки буркуну і, крім нектару, збирають з нього пилок.

Дрік красильний (Genista tinctoria L.). Кущ висотою 40 — 170 см. Цвіте в травні — серпні. Зазначений вид значно поширений на Чернігівщині.

Медоносні рослини луків

Дрік красильний росте по схилах, світлих узліссях, сухих лісах, у чагарниках. Дрік красильний бджоли використовують як джерело підтримуючого медозбору. Кущ родини бобових (до 1 м заввишки) з зеленими ребристими пагонами, голими або інколи опушеними, притиснутими волосками. Листки чергові, цілісні (до 4 см завдовжки і до 1 см завширшки), ланцетні, рідко еліптичні, загострені, темно-зелені, голі або трохи притиснутоопушені, на коротких черешках, з двома шилоподібними прилистками. Пагони закінчуються щільною багатоквітновою китицею. Квітки великі, неправильні. Чашечка зелена, п’ятизубчаста, двогуба, віночок метеликовий, яскраво-жовтий, голий, прапорець довгасто-яйцеподібний, коротший за інші пелюстки, човник тупий. Тичинок десять, які зрослися нитками в трубочку, маточка одна, зав’язь верхня. Плід — довгасто-лінійний, чорний, трохи зігнутий біб. Росте в соснових і мішаних лісах, на галявинах, по чагарниках. Світлолюбна рослина. Цвіте у червні — липні. Поширена по всій Україні, на крайньому півдні зрідка. Заготовляють сировину в районах поширення.

Карагана кущова (Caragana fruticosa (L.) C. Koch.). Кущ, висотою 30-150 см, дуже розгалуджений. Цвіте в травні — липні.

Карагона кущова росте у степах, на схилах, відшаруваннях. Карагана кущова цінний медонос. Медопродуктивність всередньому становить 60 кг/га.

Люцерна румунська (Medicago romanica Prod.). Багаторічна рослина висотою 40 — 80 см. Цвіте в червні — серпні. Тривалість цвітіння 25-30 днів.

Люцерна румунська добрий медонос. Медопродуктивність всередньому становить 40 — 80 кг/га.

Чина бульбиста (Lathyrus tuberosus L.).

Медоносні рослини луків

Багаторічна рослина з тонким стеблом, що стелиться між травами або чіпляється за них вусиками і зеленими гірляндами перекидається з рослини на рослину, високо підносячи розкішні суцвіття пурпурово-рожевих запашних квіток, зібраних у китиці. Листки з однією парою довгасто-еліптичних листочків і невеликими напівстріловидними прилистками закінчуються розгалуженими вусиками. Віночок з великим округлим парусом. З десяти тичинок 9 зростаються, а десята залишається вільною. Цвіте в червні — липні. Росте в степах, на степових схилах, рідше на остепнених луках і як бур’ян на обніжках на півдні лісостепової, степової зон і в Криму.

Видова назва в перекладі з латинської мови — бульбиста (відбиває особливості будови кореневої системи: на тонкому кореневищі утворюються потовщені корені, схожі на редьку).

Вусики, які є видозміненими листочками, відіграють велику роль у житті рослини. Вони підносять кволе стебло чини до світла, тримають його вертикально, рухомо з’єднуючи рослину з опорою, що захищає її від зламування вітром або пошкоджень. Вусики дуже чутливі, реагують на найменші подразнення.

Чина запилюється бджолами, яких приваблюють яскравий віночок, ніжний аромат і солодкий нектар. Розмножується насінням і живцями. Живе до 8 років.

Добра кормова рослина, багата протеїнами. V потовщених коренях, так званих кореневих бульбах або кореневих шишках, містяться запаси поживних речовин. Варені корені їдять. З молодих листків готують салати. Чина бульбиста — медоносна і декоративна рослина. Серед родичів чини є й отруйні види. Так, чина посівна (L. sativus L.) призводить до паралічу кінцівок і ядухи у людей і тварин.

Чина бульбиста посередній медонос, але його активно відвідують бджоли і використовують як джерело підтримуючого медозбору. Медопродуктивність до 20 кг/га.

Горошок мишачий (Vicia cracca L.)

Медоносні рослини луків

Багаторічнічний, кореневідприсковий бур’ян з глибоко йдучим товстим стрижи, коренем та міцними підземними пагонами під орним шаром. Надає перевагу гумусним, муловатим або піщано-суглинистим ґрунтам, що не містять вапна.

Час проростання: переважно весна; глибина прорастания до 15 см.

Сім’ядольні листки: парноперисті, однак не помітні (розвиток під ґрунтовим шаром).

Листя: багатопарно-перисте, розподіляється на роз’єднані скручені вусики; перисті листки видовжені до ланцетних, з притисненим м’яким опушенням; перші листки лише з однією-двома парами листкових пер.

Стебло: м’яке, гранчасте, голе або м’яко опушене, має чіпкі, повзучі листкові вусики, висотою до 120 (150) см.

Квіти: синьо-фіолетові, видовжені, з короткими квітконіжками, в нещільних китицях в листкових пазухах. Час цвітіння: літо.

3.5 Родина Розові (Rosaceae)

Гадючник звичайний (Filipendula vulgaris Moench.). Рослина висотою 30 — 80 см. Гадючник звичайний росте на лісових полянах, узліссях, чагарниках, степових схилах.

За період цвітіння одна квітка гадючника виділяє до 0,5 мг нектару. Це добрий літній медонос, що виділяє нектар і пилок.

Кизильник чорноплідний (Cotoneaster melanocarpus Fusch ex Blytt.)

Кущ висотою 2 м. Цвіте в травні — червні. Тривалість цвітіння 15-25 днів.

Кизильник чорноплідний росте на крейдяних, гранітних і вапнякових відшаруваннях, у чагарниках, по кам’янистих схилах. Вид розсіяно поширений по території Чернігівщини.

Це добрий медонос. Медопродуктивність всередньому становить 100 кг/га.

Оман високий (Inula helenium L.)

Медоносні рослини луків

Багаторічна трав’яниста рослина родини складноцвітих (1-2,5 м заввишки), з товстим м’ясистим кореневищем. Стебло прямостояче, борозенчасте, коротко-гіллясте, опушене шорсткими волосками. Листки чергові, великі (до 50 см завдовжки, до 18-25 завширшки), зверху голі, зісподу сіруватоповстисті, нерівномірно зубчасто-пилчасті, нижні — черешкові, довгасто-еліптичні, стеблові — дрібніші, яйцеподібні, загострені, з серцеподібною стеблообгортною основою. Кошики великі (6-8 см у діаметрі), нечисленні, на товстих квітконосах. Обгортка напівкуляста, багаторядна, із зелених ланцетних листочків. Квітколоже голе, плоске або трохи випукле. Всі квітки жовті, плідні, п’ятичленні, крайові — язичкові, маточкові вдвічі довші за обгортку, серединні — трубчасті, двостатеві. Тичинок — п’ять, маточка одна, з одним стовпчиком з дволопатевою приймочкою і нижньою зав’яззю. Плід — лінійно-довгасто чотиригранна сім’янка з чубком однорядних бруднувато-білих зазубрених волосків, у 2 рази довших за сім’янку.

Оман високий росте по берегах рік, на лісових луках, серед чагарників. Тіньовитривала рослина. Цвіте у червні — липні. Оман високий трапляється майже по всій Україні, частіше в Лісостепу. Райони заготівель Вінницька, Хмельницька, Одеська, Тернопільська і Чернівецька області. Запаси сировини значні.

Перстач гусячий (Potentilla anserina L.)

Медоносні рослини луків

Морфологічна будова рослини. Стебло — лежаче, довжиною 15-80 см. Головне стебло коротше бічних. Всі стебла опушені. На стеблових вузлах утворюються придаткові корені, за допомогою яких рослина укорінюється. Листки — непарноперисті, зверху голі. Суцвіття — поодинокі, з жовтими пелюстками. Корінь — веретеновиднопотовщений, розгалужений.

Плід — сім’янка. Форма — овальнооднобока з бугристою шорсткою поверхнею. Колір — коричневий або червонувато-коричневий Розмір — довжина 1,75- 2,25, ширина 1,25-1,5, товщина 1- 1,25 мм. Маса 1000 сім’янок — 0,7-0,8 г Розвиток Сходить — з сім’янок, а пагони з бруньок на кореневій шийці в березні — червні Перший листок сходів округлояйцевидний, другий — трійчастий, наступні — непарнопересті Плодоносить — в червні — вересні. Біологічні особливості. Максимальна плодючість — до 300 тис. сім»янок Глибина проростання — 2- 3 см. Екологічні умови. Температура проростання — мінімальна +3.,.4 і оптимальна +20…+22°. Поширення. Росте на полях та заплавних пасовищах, у садах, на городах, переважно на зволожених місцях, поширений по всій країні.

3.6 Інші родини

Звіробійні — Hypericaceae

Звіробій звичайний (Hypericum perforatum L.). Багаторічна рослина висотою 30 — 80 см. Цвіте в червні — серпні. Звіробій звичайний росте на схилах, серед чагарників, на відкритих сухих місцях і луках, на узліссях, узбіччях доріг.

Губоцвіті — Lamiaceae

Материнка звичайна (Origanum vulgare L.). Багаторічна рослина висотою 30 — 90 см. Цвіте в червні — вересні. Тривалість цвітіння 25 — 30 днів.

Материнка звичайна росте на степових і кам’янистих схилах, по узліссях та на галявинах листяних та мішаних лісів, між чагарниками. Материнка звичайна добрий літній медонос, який виділяє багато нектару. Медопродуктивність всередньому становить 100 кг/га.

Родина шорстколисті (Boraginaceae)

Живокіст лікарський (Symphytum officinale L.),

Багаторічна рослина з прямим стеблом висотою 50 — 100 см. Цвіте в травні — липні. Росте на вологих луках, по берегах річок Чернігівщини, на вологих і заболочених місцях. Доступ до нектару тут закритий колючими лусочками і бджоли користуються прокусами джмелів. Медопродуктивність суцільних заростей становить 300 кг/га.

Синяк звичайний (Echram vulgare L.). Дворічна шорстко-ворсисто-опушена рослина висотою 30 — 100 см. Цвіте в червні — вересні. Тривалість цвітіння 50-60 днів.

Синяк звичайний росте по кам’янистих схилах, у степах, на сухих луках і як бур’ян на узбіччя доріг, на забур’янених ділянках, біля будинків та в посівах на полях.

Синяк звичайний чудовий медонос. Важливою особливістю цих квіток є захищеність нектару від випаровування та виливання, тому бджоли активно відвідують його протягом дня, а також у будь-яку погоду.

Велика кількість квіток у суцвітті, інтенсивне і стабільне нектаровиділення зумовлює високу медопродуктивність синяка, яка коливається від 300 до 1000 кг/га.

При сприятливих умовах добове збільшення маси вулика становить більше 8 кг.

Живокіст лікарський (Symphytum officinale L.)

Медоносні рослини луків

Багаторічна трав’яниста рослина, заввишки 30-100 см. Стебло крилате, особливо вгорі, від глибоко збігаючих вниз листків, товсте, пряме. Листки нижні великі, звужені в крилатий черешок, довгасто-ланцетні, верхні — сидячі. Вся рослина шорстка. Квітки зібрані в пониклі, вкриті листочками завійки. Віночки квіток брудно-пурпурові або лілові з відверненими назовні зубцями. Корені товсті, галузисті, зовні майже чорні, всередині білі, крихкі, на зламі нерівні, терпко-липкі на смак. Цвіте з V до кінця VII. Росте на вологих луках, біля канав, струмків, на пухких торфомінеральних грунтах, на низинних торфовищах. Поширений повсюдно.

Корені живокосту вважаються отруйними, особливо якщо приймаються внутрішньо у завищених дозах. Про отруйність їх свідчить і хімічний склад.

За різними науковими джерелами, у коренях містяться алкалоїди лазіокарпін, циноглосин, глікоалкалоїд консолідин, алантоїн, аспарагін, сліди ефірної олії, ду­бильні речовини, галова і дігалова кислоти, крохмаль, смоли, багато слизу, холін, за болгарськими джерелами — ще й інулін. У свіжій надземній частині також є алкалоїд циноглосин, глікоалкалоїд консолідин і продукти його розщеплення — консолідин і глюкоза.

Висновки

Багатство флори рослин-медоносів обумовлено комплексом природно-кліматичних умов, пов’язаних з розташуванням України в різних кліматичних зонах – Полісся, Лісостепу та Степу.

У родинному спектрі переважають родини Lamiaceae, Fabaceae, Rosaceae, Asteraceae, Apiaceae, Brassicaceae, Ranunculaceae, Boraginaceae та їх представники. Родова структура характеризується переважанням родів з невеликою кількість видів.

За еколого-ценотичною структурою флору рослин-медоносів розділяємо на 5 еколого-ценотичних груп. Найбільш флористично багатими є неморально-лісова група та рудеральна і сегетальна групи.

За медоносною цінністю та медопродуктивністю більше половини видів медоносів належать до груп цінних та добрих медоносів. Видовий склад рослин-медоносів України дозволяє розширити мережу пасік, з врахуванням фенології розвитку, біологічних та морфо-функціональних особливостей рослин.

Література

Андриенко Т.Л., Шеляг-Сосонко Ю.Р. Растительный мир Украинского Полесья в аспекте его охраны — К.: Наук. Думка, 1983. — 216 с.

Атлас медоносних рослин України — К. 1993. — 272 с

Буренин Н.Л., Котова Г.Н. Справочник по пчеловодству — 2-е изд. перераб. О доп. — М. Колос, 1985. — 286 с.

Вехов В.Н. Культурные растения СССР. — М.: Мысль, 1978. — 336 с.

Глухов М.М. Альбом медоносов — М. 1960. — 246 с.

Глухов М.М. Медоносные растения. — М.: Колос, 1974. — 303 с.

Голованов К.Є. Супутники культурних рослин. — К.: Рад. шк., 1987. — 160 с.

Грисюк Н.М. Дикорастущие пищевые, технические медоносные растения Украины. — К.: Урожай, 1989. — 196 с.

Деревья и кустарники. Покрытосеменные. — К.: Наук. думка, 1976. — 588 с.

Дорошенко В.Г., Воронцов И.С. Азы пчеловодства и применения «пчелиных лекарств». К. — Знание. — 1993. — 46 с.

Заверуха Б.В. У світі рослин — К.: Урожай, 1980 — 167 с.

Заверуха Б.В. Бережіть рідкісні рослини. — К.: Урожай, 1971 — 93 с.

Івченко І.С., Козянов О.С. Перше багатолітнє видання з ботанічного ресурсознавства. Укр. бот. журнал., 1986, 43, № 6, с 95 — 96.

Клименкова Е.Г. и др. Медоноси и медосбор. Под ред. М.Ф. Шеметкова — Минск, Урожай, 1981 — 280 с.

Копельниевский Г.В., Бурликтров А.Н., Улучшение кормовой базы пчеловодства, М., 1965.

Маринич О.М. Українське Полісся. — К. Рад. школа, 1962. — 163 с.

Медоносные растения Украины. — Днепропетровск, 1990. — 183 с.

Младенов С.Є. Мед и Медолечение. Переводе болг. — София, 1964. — 222 с.

Определитель высших растений Украины. — К.: Наук. думка, 1987. — 545 с.

Осушительная мелиорация и охрана природных ресурсов Украины Укр. Полесье. — К.: Наук, думка, 1988. — 230 с.

Пантюх А.Ф. Живой мир болот. — К.: Урожай, 1986. — 190 с.

Поварніцин В.О. Ліси Українського Полісся. — К.: Вид-во АНУРСР, 1959.-208 с.

Полищук В.П., Пилипенко В.П. Пчеловодство. — 1990, Вища школа.

Поправко С.А. Растения и пчелы. — М., 1985.

Приймак Г.М. Організація пасіки. — К.: УАН УААН, 2000. — 459 с.

Пельменов В.К. Медоносные растения. — М., 1985. — 142 с.

Петков В.Г. Медоносные растения. — София: Земиздат, 1979. — 200 с.

Полищук В.П. Медоносні дерева і кущі. — К.: Урожай 1972. — 159 с.

Руденко Є.В., Оненко В.І. Присадибне бджільництво. Бібліотека ветеринарної медицини. — К. 2001. — 271 с.

Смих Г.К. Зелений дивосвіт. — К.: Урожай, 1973. — 247 с.

Смих Г.К. Меліса — бджолина радість. // Наука і суспільство. 1989. -№ 7. – С. 48.

Соломаха В.А. Оцінка рослинних ресурсів за аналізом медоносних рослин. -Укр. Бот. Журн. — 1993.- т. 50. – с. 116-121.

Телишевский Д.А. Сокровища леса. — Львов. Вища школа., 1974. — 487 с.

Флора УРСР. — К.: Наук. Думка, 1965. — т. 12. — 590 с.

Черчик М.І. Кормова база бджільництва. — К.: Урожай, 1976. — 168 с.

Чопик В.М. Дикорастущие полезные растения Украины. — К.: Наук, думка, 1983.-399 с.

Чопик В.М. Редкие и исчезающие растения Украины. Справочник. — К.: Наук, думка, 1978. — 212 с.

Реферат: Трансгенные растения как биопродуценты белков медицинского назначения

Успехи в области генетической инженерии растений открыли новые возможности для получения рекомбинантных белков. Для этой цели широко используются клетки бактерий, дрожжей, млекопитающих и насекомых. Однако такие системы имеют ряд существенных недостатков. В клетках прокариот не происходят посттрансля-ционная модификация и правильная укладка (фолдинг) полипептидных цепей многих эукариотических белков. Клетки дрожжей, млекопитающих и насекомых лишены подобных недостатков, но их использование в качестве биопродуцентов ограничено высокой себестоимостью выхода рекомбинантных белков (Russel, Clarke, 1999).

По сравнению с вышеупомянутыми системами экспрессии растения имеют ряд особенностей и преиму-ществ. Прежде всего необходимо отметить, что в клетках высших растений происходят гликозилирование и фолдинг белков, сходные с таковым в клетках млекопитающих. Культивирование растений не требует доро-гостоящего оборудования, а сельскохозяйственные масштабы продукции гарантируют доступность реком-бинантного препарата в количествах, достаточных для клинических испытаний и широкого терапевтического использования. В отличие от животных, растительные клетки не содержат в своём составе патогенные для человека вирусы, а также прионы и, таким образом, могут служить безопасным источником рекомбинантных белков медицинского назначения. Хотя стоимость выделения и очистки целевого белка из растений-продуцентов может быть сопоставима с таковой для других систем, наработка сырого материала обходится значительно дешевле. В ряде случаев, например, при использовании трансгенных растений в качестве «съедобных вакцин» выделение белка в чистом виде не требуется. В дополнение ко всему перенос фраг-ментов экзогенной ДНК в растительный геном и регенерация у растений происходят значительно проще по сравнению с животными (Daniell et al., 2001).

Известно, что аппарат транскрипции и трансляции у растений является универсальным и может быть адап-тирован не только для накопления гомологичных белков, не синтезируемых данным видом растения, но и для синтеза гетерологичных белков как бактериального, так и животного происхождения. С другой стороны, сами растения in vivo могут служить благоприятной средой для развития различных организмов — бактерий и вирусов, геном которых может быть модифицирован и адаптирован для синтеза соответствующих гетерологич-ных белков. Анализируя данные литературы, необходимо отметить, что поиск различных систем для экспрессии чужеродных генов за последние десять лет был связан с развитием трёх основных подходов.

Первым из них был предложен путь использования трансгенных растений, в ядерный геном которых перене-сены гены, контролирующие синтез соответствующих гетерологичных белков (De la Riva, 1998). Получение таких растений было основано на природной способности почвенной бактерии Agrobacterium tumefaciens переносить часть своей собственной ДНК в виде Т-области мегаплазмиды в растительные клетки. Именно эта часть Ti-плазмиды была использована учёными для переноса генно-инженерных конструкций, включающих различные целевые гены. В качестве целевых можно было использовать и гены гетерологичных белков меди-цинского назначения. Необходимо отметить, что использование только агробактериального переноса в значи-тельной степени сужало круг растений-реципиентов и ограничивало его, как правило, до двудольных. Поэтому дальнейшее развитие идеи использования растительного генома для синтеза гетерологичных белков стимули-ровало поиск новых способов переноса фрагментов экзогенной ДНК в геном растений. Были разработаны мето-ды прямой доставки чужеродных генов в растительный геном, такие, как микроинъекции (Neuhaus et al. , 1987), электропорация (Fromm et al. , 1985) и методы биобаллистики (Klein et al. , 1987). В этом слу-чае для переноса использовалась очищенная плазмидная ДНК, в которой содержались генетические конструк-ции с целевыми генами.

При переносе в геном растения чужеродные гены, как правило, стабильно интегрируются и передаются по-томкам в последующих поколениях согласно законам Менделя (Horsch et al., 1984; Budar et al. , 1986; De-roles, Gardner, 1988; Heberle-Bors et al. , 1988).

Хотя идея внедрения экзогенной ДНК в растительный геном для наработки соответствующих продуктов в растении представляется весьма перспективной, этот подход не лишен и некоторых недостатков. Среди них не-обходимо отметить низкий уровень экспрессии перенесенных генов, даже при использовании очень сильных промоторов. Содержание сывороточного альбумина человека в трансгенных тканях табака составило 0,02 % от суммарного белка (Sijmons et al. , 1990). Ещё меньшие значения были получены для эритропоэтина (0,003 %) и b-интерферона (0,001 %) (Edelbaum, 1992; Kusnadi et al. , 1997). Одной из причин этого, по-видимому, является увеличение скорости деградации мРНК чужеродно-го гена, когда её уровень достигает порогового значения. Этот механизм, возможно, служит одним из способов защиты растения от РНК-содержащих вирусов (Matzke et al. , 1994; Matzke M., Matzke A., 1995; Vaucheret, 2001). Второй причиной низкого уровня продукции является протеолиз чужеродных белков в цитоплазме расти-тельной клетки. Введение в полипептидную цепь целевого белка сигнальных последовательностей, направляю-щих его накопление в эндоплазматической сети или секрецию в апопласт, где частота протеолиза значительно ниже, позволяет достичь повышения продуктивности трансгенных растений в 100 раз (Giddings et al. , 2000; Menassa et al. , 2001). Экспрессия целевых белков в запасной ткани семян, где уровень биодеградации ниже, чем в обводнённых тканях (листья, плоды), способствует повышению продуктивности на 2-3 порядка. Так, содер-жание химерного энкефалина человека в семенах трансгенного A. thaliana составило 2,9 % от суммарного белка. Этого удалось достичь введением в полипептидную цепь энкефалина сигнальной последовательности глю-телина (запасного белка риса), направляющей его транспортировку в компартменты накопления запасных белков. Химерный ген находился под контролем промотора гена глютелина, который направлял его тканеспецифичную транскрипцию в клетках запасной ткани семян (Vandekerckhove et al. , 1989).

Интеграция чужеродных генов в ядерный геном растения сопряжена и с рядом проблем биобезопасности использования генетически модифицированных организмов. При получении трансгенных растений в сель-скохозяйственных масштабах существует опасность утечки трансгена в окружающую среду (выход из-под контроля) в результате переопыления с близкородственными дикорастущими видами. Для повышения уров-ня биобезопасности рядом исследователей было предложено использовать для трансгенеза стерильные по мужской линии растения (Menassa et al. , 2001).

Другой проблемой, возникающей при интеграции гетерологичных генов в ядерный геном растений, явля-ется вероятность «замолкания» трансгенов в последующих поколениях (сайленсинг). Вероятность сайлен-синга резко возрастает при встраивании множества копий чужеродного гена на геном растения (Finnegan, McElroy, 1994; Matzke et al. , 1994; Matzke М., Matzke А., 1995). Поэтому при создании трансгенных растений-биопродуцентов рекомбинантных белков среди трансформантов отбирают растения, содержащие только одну встройку чужеродного гена.

В связи с вышеперечисленными проблемами, возникающими при интеграции трансгенов в ядерный ге-ном, весьма привлекательным представляется способ переноса экзогенной ДНК в геном хлоропластов. Хлоропласты — органеллы растительной клетки, содержащие зеленый пигмент хлорофилл, а также ряд дру-гих пигментов, принимающих участие в поглощении световой энергии и осуществлении фотохимических реак-ций. По форме и размерам хлоропласты высших растений достаточно однородны. Некоторая вариабельность наблюдается в отношении их числа в расчете на одну клетку, которое варьирует от нескольких десятков до сот-ни и более. Каждый отдельный хлоропласт окружен двойной мембраной и имеет сложную внутреннюю структу-ру. В одной растительной клетке в среднем содержится от 5 до 10 тыс. копий хлоропластной ДНК, за счёт чего уровень экспрессии чужеродных белков достигает значений, сравнимых с уровнем экспрессии в E. coli (до 40 % от суммарного белка клетки) (Staub et al. , 2000; De Cosa et al. , 2001). Однако в литературе встречаются только единичные работы по получению растений с генетически модифицированными хлоропла-стами. Это связано с чрезвычайной сложностью методов их трансформации и последующего отбора.

Третий путь использования растений для накопления белков гетерологичного происхождения основан на природной способности растительных вирусов проникать в клетки растений и колонизировать растительные тка-ни (Mushegian, Shepherd, 1995). На этой основе возникает реальная возможность модификации вирусного гено-ма и адаптации его не только в качестве вектора для доставки в растения соответствующих генетических конст-рукций, но и в качестве матриц для транзиентной экспрессии генов, кодирующих синтез белков, представляющих коммерческий интерес. Для заражения растительных тканей используются рекомбинантные (+)РНК-содержащие вирусы растений, несущие в составе своего генома транскрипт чужеродного гена (Mushegian, Shepherd, 1995). Скорость мультипликации вирусной РНК в растениях чрезвычайно высока, за счёт чего достигается высокая ко-пийность транскриптов чужеродных генов в цитоплазме заражённых клеток. Поэтому продуктивность вирусной системы экспрессии в среднем на 2 порядка выше по сравнению со стабильной трансформацией растений (Giddings et al. , 2000).

В настоящее время широко используются два вида вирусов для продукции чужеродных белков в растениях: ви-рус табачной мозаики (ВТМ) и вирус мозаики коровьего гороха (ВМКГ). Вектор на основе РНК ВТМ использовался для получения ингибитора репликации ВИЧ α-трихосантина в Nicotiana benthamiana (Kumagai et al. , 1993). Для этого целевую последовательность, кодирующую α -трихосантин, поместили под субгеномный промотор белка оболочки ВТМ. Спустя две недели после заражения рекомбинантный α -трихосантин накапливался в листьях N. Benthamianaв количестве 2 % от суммарного белка. На основе ВМКГ удалось получить химерные частицы этого вируса с экспонированными на поверхности антигенными детерминантами ВИЧ1 (gp41) (Porta et al. , 1996). Для этого последовательность эпитопа gp41 была «сшита» с геном белка оболочки ВМКГ. Такие частицы обладали высокой иммунногенностью и были способны нейтрализовать инфекционные свойства ВИЧ1 in vivo.

Сравнивая пути наработки гетерологичных белков в растительных тканях, необходимо отметить, что каждый из них имеет свои преимущества и недостатки. В трансгенных растениях перенесенные гены стабильно встраиваются в геном и сохраняются в последующих поколениях, тогда как при интеграции генов в геном вирусов в зараженных вирусами растениях обеспечивается их временная (транзиентная) экспрессия. Накопление соответствующих бел-ковых продуктов будет определяться периодом вегетации зараженного растения-хозяина. С другой стороны, пре-имуществом вирусного пути накопления белков в растениях является короткий период размножения вирусных час-тиц, простота инфицирования растений, а также широкий диапазон различных видов растений, которые могли бы быть использованы для этих целей.

Растения-продуценты антител

Цель иммунизации организма вакцинами — индуцировать продукцию антител на патогенный агент. Альтерна-тивой такому подходу является метод пассивной иммунизации, основанный на введении готовых иммуноглобу-линов. Широкое применение такого подхода долгое время было ограничено высокой стоимостью антител, полу-чаемых традиционными способами. В 1989 г. была показана возможность сборки функционально активных им-муноглобулинов класса IgG и IgA из лёгкой и тяжёлой цепей в растениях табака (Hiatt et al. , 1989). С того момента в нескольких крупных лабораториях мира были получены трансгенные растения-продуценты различных типов антител к эпитопам ряда патогенных агентов. В таблице 1 представлена сводка этих результатов.

Таблица 1

Растения-продуценты антител

Применение и специфичность

Класс антител

Растение-продуцент

Уровень продукции

Лит. ссылка
Зубной кариес; стрептококковый антиген

IgA-IgG

Табак

500 мкг/г сырого веса

Ma et al. 1995, 1998
Вирус простого герпеса 2

IgG

Соя

Нет данных

Zeitlin et al. 1998
Диагностика ряда заболеваний; антитела, специфичные к IgG человека

IgG

Люцерна

1 % суммарного белка

Khoudi et al. 1999
Терапия рака; раковый эмбриональный антиген

ScFv

Пшеница

Рис

900 нг/г сырого веса (листья)

1,5 мкг/г сырого веса (семена)

29 мкг/г сырого веса (листья)

32 мкг/г сырого веса (семена)

Stoger et al. 2000; Torres et al. 1999

Как видно из таблицы 1, к настоящему времени получены трансгенные растения табака, люцерны, пшеницы, риса и сои. Среди этих растений выделяются две группы: продуценты иммуноглобулинов к антигенам двух пато-генных агентов (стрептококк и вирус простого герпеса второго типа) и антител, специфичных к раковому эмбрио-нальному антигену и к IgG человека.

Анализируя уровень экспрессии перенесённых генов в геноме растений-биопродуцентов антител, можно отме-тить, что уровень продуктивности иммуноглобулина к поверхностному антигену Staphylococcus mutants в растениях табака оказался наиболее высоким и составил 500 мкг/г сырого веса (табл. 1). Такие антитела, выделен-ные из трансгенных растений табака, предупреждали развитие кариеса у пациентов при непосредственном нане-сении их на зубную эмаль и не уступали по своим свойствам аналогичным антителам, получаемым из гибридомы мышей.

Иммуноглобулины к раковому эмбриональному антигену были получены в трансгенных растениях риса и пшеницы (табл. 1). Такие антитела используются в иммунотерапии онкологических заболеваний, а также для визуализации опухоли in vivo.

Трансгенные растения рассматриваются как потенциальный недорогой источник иммуноглобулинов для ме-дицинских и исследовательских целей. На рисунке представлена динамика стоимости одного грамма чистого IgA, производимого в разных экспрессирующих системах, по оценкам компании «Planet Biotechnology» (Daniell et al. , 2001). Из графика видно, что уровень экспрессии значительно влияет на конечную стоимость IgA в случае продукции в культуре клеток млекопитающих и молоке трансгенных животных. В меньшей степени зави-симость цены от уровня экспрессии наблюдается при использовании трансгенных растений. Это связано с тем, что конечная цена рекомбинантного белка складывается из стоимости наработки сырого материала и стоимости его выделения. Считается, что стоимость очистки приблизительно одинакова для всех систем, а различие обу-словлено затратами при наработке сырого материала, которая в клетках млекопитающих и трансгенных живот-ных гораздо выше.

Растения-продуценты субъединичных вакцин

Трансгенные растения-продуценты эпитопов болезнетворных агентов человека и животных получили название «съедобных вакцин». Механизм иммунизации такими вакцинами основан на антигенпредставляющей способности перитонеальных макрофагов тонкого кишечника млекопитающих. В кишечнике чужеродный белок, обладающий антигенными свойствами, распознается специальными М-клетками, которые широко представлены в толще слизи-стого эпителия. М-клетки транспортируют захваченный антиген к перитонеальным макрофагам и В-лимфоцитам, находящимся в лимфоидных образованиях тонкого кишечника (пейеровых бляшках). В результате презентации антигена на поверхности антиген-представляющих клеток происходит активация T-лимфоцитов-хэлперов, которые в сочетании с антигеном активируют В-лимфоциты. Дифференцированные В-клетки выходят из лимфоидных фолликулов слизистой оболочки и посту-пают через общую циркуляцию в мезентеральные лимфатические узлы, где происходит их созревание и превра-щение в плазматические клетки, синтезирующие специфические к антигену антитела. Плазматические клетки спо-собны снова мигрировать к слизистым оболочкам дыхательных путей, желудочно-кишечного и мочеполового трак-тов. Секреторные иммуноглобулины IgA транспортируются на поверхность слизистых оболочек, где они связыва-ются с чужеродными агентами и препятствуют их проникновению в организм. Следует отметить, что мукозная вак-цинация стимулирует как иммунный ответ слизистых оболо- чек — первого защитного барьера на пути патогенных агентов, так и общий иммунный ответ организма (Walmsley, Arntzen, 2000).

Трансгенные растения как биопродуценты белков медицинского назначения

Рис. Динамика цены за 1 грамм рекомбинантного IgA, полученного из разных экспрессирующих систем в зависимости от уровня экспрессии. I — культура клеток млекопитающих; II — молоко трансгенной козы; III — трансгенные растения (семена); IV — трансгенные растения (зелёная биомасса) (По: Daniell et al., 2001).

Таблица 2

Антигены, экспрессированные в растениях

Патогенный агент или токсин

Растение-продуцент

Антиген

Ссылка
Вирус гепатита В

Табак

Картофель

Люпин

Салат

HbsAg

Mason et al., 1992; Thanavala et al., 1995; Richter et al., 2000; Kapusta et al., 1999
Вирус бешенства

Томаты

Гликопротеин вируса бешенства

McGarvey et al., 1995
Энтеропатогенная E. Coli

Табак

Картофель

Кукуруза

В-субъединица энтеротоксина E. Coli

Haq et al., 1995; Masonet al., 1998; Streatfield et al., 2000
Холерный вибрион

Картофель

В-субъединица токсина V. Cholerae

Arakawa et al., 1997
Вирус ящура

A. thaliana

Люцерна

VP1

Carrillo et al., 1998; Wigdorovitz et al., 1999
Streptococcus mutants (зубной кариес)

Табак

S. mutants поверхностный антиген SpaA

Tacket, Mason, 1999
Цитомегаловирус

Табак

Гликопротеин В

Tackaberry et al., 1999
Вирус Норфолк

Табак

Картофель

Антиген капсида вируса Норфолк

Mason et al., 1996; Tacket et al., 2000
ВИЧ1

Табак

gp120

Giddings et al., 2000
Вирус трансмиссивного гастроэнтерита свиней

A. thaliana

Табак

Кукуруза

Гликопротеин S коронавируса

Tuboly et al., 2000; Streatfield et al., 2000

К настоящему времени получены трансгенные растения табака, картофеля, люпина, салата, томатов, кукуру-зы, A. thaliana и люцерны, синтезирующие антигены различных инфекционных патогенов человека и жи-вотных (табл. 2).

Первыми «съедобными вакцинами» были трансгенные растения табака и картофеля, экспрессирующие по-верхностный антиген вируса гепатита человека HbsAg (Mason et al., 1992). Скармливание клубней картофеля-продуцента HbsAg мышам стимулировало развитие мукозного (слизистого) и общего гуморального иммунного от-вета (Thanavala et al., 1995).

Токсины, выделяемые энтеропатогеннной E. Coli и холерным вибрионом, вызывают желудочно-кишечные расстройства у человека и животных и являются сильными оральными иммуногенами. При попадании в кишечник токсины вызывают продукцию специфических IgG и IgA иммуноглобулинов. Созданы трансгенные расте-ния табака, картофеля и кукурузы, синтезирующие В-субъединицу энтеротоксина E. Coli (табл. 2). Была про-анализирована степень протективности иммунитета, приобретенного мышами при оральной вакцинации трансген-ным картофелем. Иммунизированные мыши обладали устойчивостью к действию орально вводимого токсина по сравнению с контрольной группой, потреблявшей нетрансгенные клубни, хотя уровень устойчивости был ниже, чем у мышей, иммунизированных введением в желудок эквивалентного количества В-субъединицы природного токсина. Полученные на животных моделях результаты по выработке защитного иммунитета против энтеропатогенной E. coli были подтверждены в дальнейшем в клинических исследованиях на добровольцах (Tacket et al., 2000). В аналогичной работе (Arakawa et al., 1997) было показано развитие защитного иммунитета у мы-шей после скармливания клубней трансгенного картофеля, экспрессирующего В-субъединицу токсина V. cholerae. Иммунизация сопровождалась выработкой антител классов IgG и IgA.

Не останавливаясь подробно на других антигенах, приведённых в таблице 2, следует отметить, что практиче-ски во всех полученных растениях-продуцентах происходила сборка индивидуальных молекул антигена в мульти-мерные комплексы или вирусоподобные частицы, которые стимулировали развитие как мукозного, так и общего гуморального иммунного ответа при скармливании экспериментальным животным. Основные преимущества «съе-добных вакцин» — экономичность, безопасность и доступность для широкой иммунопрофилактики населения.

Таблица 3

Фармацевтические белки, полученные в трансгенных растениях

Применение

Растение-продуцент

Фармацевтический белок

Уровень продукции (в % от суммарного растворимого белка)

Ссылка
Анестезия

A. thaliana

Энкефалин

2,9 (семена)

Vandekerckhove et al., 1989
Цирроз печени, ожоги, хирургия

Табак

Сывороточный альбумин

0,02

Sijmons et al., 1990
Косметология

Табак

Гомодимер коллагена

0,01

Ruggiero et al., 1990
Лечение гепатитов С и В

Табак

b-интерферон

0,001

Edelbaum, 1992
Заживление ран

Табак

Эпидермальный фактор роста

0,001

Higo, 1993
Ингибитор тромбина

Рапс

Гирудин

0,3 (семена)

Parmenter et al., 1995
Анемия

Табак

Эритропоэтин

0,003

Kusnadi et al., 1997
Заменитель крови

Табак

Гемоглобин a, b

0,05 (семена)

Dieryck et al., 1997
Заменитель материнского молока

Картофель

Казеин

0,01

Chong et al., 1997
Фиброзный кистоз, кровотечения

Рис

a-1-антитрипсин

Нет данных

Giddings et al., 2000
Антикоагулянт

Табак

Белок С

0,01

Cramer et al., 1999
Ингибитор трипсина

Кукуруза

Апротонин

Нет данных

Zhong et al., 1999
Гормон роста

Табак

Соматотропин

0,16 (семена)

Leite et al., 2000
Антимикробное средство

Картофель

Лактоферрин

0,1

Chong et al., 2000
Синдром Гоше

Табак

Глюкоцереброзидаза

1-10

Giddings et al., 2000
Воспалительные заболевания кишечника

Табак

Интерлейкин-10

0,0055

Menassa et al., 2001
Нейропения

Табак

ГМ-КСФ

0,03 (семена)

Sardana et al., 2002
Иммунотерапия рака

Картофель

Интерлейкин-2

0,06

Park, Cheong, 2002
Болезнь Педжета, остеопороз

Картофель

Kальцитонин

0,02

Ofoghi et al., 2000

Растения-продуценты фармацевтических белков

За последние несколько лет в ведущих биотехнологических центрах мира созданы трансгенные растения-продуценты широкого спектра гормонов, цитокинов, факторов роста и ферментов, имеющих потенциальное применение в фармакологии (табл. 3). Все они не уступали по биологической активности аналогам, получаемым из других систем экспрессии.

По закону, принятому Всемирной организацией здравоохранения, любые предлагаемые источники лекарствен-ных препаратов, в частности трансгенные растения, должны быть зарегистрированы и пройти серию клинических испытаний. Первые клинические испытания трансгенных растений риса, синтезирующих активный человеческий a-1-антитрипсин для терапии фиброзного кистоза, были начаты в 1998 г.

Производство рекомбинантных белков для медицинских целей с использованием традиционных систем тре-бует значительных финансовых затрат. Так, например, недостаток лизосомального фермента гликоцеребрози-дазы в организме вызывает синдром Гоше. Единственным видом терапии этого заболевания является внутри-венное введение гликоцереброзидазы. Долгое время этот белок получали из плаценты человека, на поддержа-ние жизни одного пациента в течение года требовалось 160000$. Переключение продукции гликоцереброзидазы на культуру клеток млекопитающих снизило стоимость этого препарата, однако не вытеснило его из группы «са-мых дорогих лекарств в мире». В 1999 г. сотрудниками корпорации CropTech было показано, что трансгенные растения способны синтезировать биологически активную гликоцереброзидазу человека. В дальнейшем были получены высокопродуктивные трансгенные растения табака, в которых содержание гликоцереброзидазы чело-века варьировало от 1 до 10 % TSP. Ожидается, что получение рекомбинантной гликоцереброзидазы из таких растений позволит значительно снизить её стоимость (Giddings et al., 2000).

В заключение хотелось бы отметить, что несмотря на значительные достижения в области продукции реком-бинантных белков медицинского назначения в растениях, это направление находится лишь на начальном этапе своего развития. Учёные-биотехно-логи уверены, что в будущем рекомбинантные препараты, получаемые из генетически модифицированных растений, заменят дорогостоящие бактериальные и животные аналоги на фар-мацевтическом рынке. «Съедобные вакцины» позволят значительно усовершенствовать программы всеобщей иммунизации, особенно для населения развивающихся стран.

Список литературы

Arakawa T., Chong D., Merritt J. et al. Expression of cholera and toxin B subunit oligomers in transgenic potato plants // Transgenic Res. 1997. V. 6. P. 403-413.

Budar F., Thia-Toong, Van Montagu M. Agrobacterium-mediated gene transfer results mainly in transgenic plants trans-mitting T-DNA as a single Mendelian factor // Genetics. 1986. V. 114. P. 303-313.

Carrillo C., Wigdorovitz A., Oliveros J. et al. Protective immune response to foot-and-mouth disease virus with VP1 ex-pressed in transgenic plants // J. Virol. 1998. V. 72. P. 1688-1690.

Chong D., Roberts W., Arakawa T. et al. Expression of human milk protein b-casein in transgenic potato plants // Trans-genic Res. 1997. V. 6. P. 289-296.

Chong D., Langridge W. Expression of full length bioactive antimicrobial human lactoferrin in potato plants // Transgenic Res. 2000. V. 9. P. 71-78.

Cramer C., Boothe J., Oishi K. Transgenic plants for therapeutic proteins: linking upstream and downstream technolo-gies // Current Topics in Microbiоl. and Immunol. 1999. V. 240. P. 95-118.

Daniell H., Streatfield S., Wycoff K. Medical molecular farming: production of antibodies, biopharmaceuticals and edible vaccines in plants // Trends in Plant Sci. 2001. V. 6. P. 219-226.

Deroles S.C., Gardner R.C. Analysis of the T-DNA structure in a large number of transgenic petunias generated by Agro-bacterium-mediated transformation // Plant Mol. Biol. 1988. V. 11. P. 365-377.

De Cosa B., Moar W., Lee S. et al. Overexpression of Bt cry2Aa2 operon in chloroplasts leads to formation of insecticidal crystals // Nature Biotechnol. 2001. V. 19. P. 71-74.

De la Riva G., Gonzalez-Cabrera J., Vazquez-Padron R., Ayra-Pardo C. Agrobacterium tumefaciens: a natural tool for plant transformation // Electronic J. of Biotechnol. 1998. V. 1, № 3. www.ejb.org.

Dieryck W., Pagnier J., Poyart C. et al. Human haemoglobin from transgenic tobacco // Nature. 1997. V. 386. P. 29-30.

Edelbaum O., Stein D., Holland N. et al. Expression of active human interferon-beta in transgenic plants // J. of Interferon Res. 1992 V. 12. P. 449-453.

Finnegan J., McElroy D. Transgene inactivation: Plants fight back! // Bio/Technology. 1994. V. 12. P. 883-887. Fromm E.M., Taylor L.P., Walbot V. Expression of genes transferred into monocot and dicot plant cells by electropora-tion // Proc. Natl Acad. Sci. USA. 1985. V. 82. P. 5824-5825.

Giddings G., Allison G., Brooks D., Carte A. Transgenic plants as factors for biopharmaceuticals // Nature Biotechnol. 2000. V. 18. P. 1151-1155.

Haq T., Mason H.S., Clements J. et al. Oral immunization with a recombinant bacterial antigen produced in transgenic plants // Science. 1995. V. 268. P. 714-716.

Heberle-Bors E., Charvat B., Thompson D. et al. Genetic analysis of T-DNA insertion into tobacco genome // Plant Cell Rep. 1988. V. 7. P. 571-574.

Hiatt A., Cafferkey R., Bowdish K. Production of antibodies in transgenic plants // Nature. 1989. V. 342. P. 76-78.

Higo K., Saito Y., Higo H. Expression of a chemically synthesized gene for human epidermal growth factor under the control of cauliflower mosaic virus 35S promoter in transgenic tobacco // Bioscience, Biotechnology, Biochemistry. 1993. V. 57. P. 1477-1481.

Horsch R.B., Fraley R.T., Rogers S.G. et al. Inheritance of functional foreign genes in plants // Science. 1984. V. 223. P. 496-499.

Kapusta J., Modelska A., Figlerowicz M. et al. A plant-derived edible vaccine against hepatitis B virus // FASEB J. 1999. V. 13. P. 1796-1799.

Khoudi H., Laberge S., Ferullo J. et al. Production of diagnostic monoclonal antibody in perennial alfalfa plants // Bio-technology and Bioengineering. 1999. V. 64. P. 135-143.

Klein T., Wolf D., Wu R., Sanford J. High-velocity microprojectiles for delivering nucleic acids into living cells // Nature. 1987. V. 327. P. 70-72.

Kumagai M., Turpen T.H., Weinzettl N. et al. High-level expression of biologically active alpha-trichosanthin in trans-fected plants by an RNA viral vector // Proc. Natl Acad. Sci. USA. 1993. V. 90. P. 427-430. Kusnadi A. Production of recombinant proteins in transgenic plants: practical considerations // Biotechnology and Bioen-gineering. 1997. V. 56. P. 473-484.

Leite A., Kemper E. Expression of correctly processed human growth hormone in seeds of transgenic tobacco plants // Mo-lecular Breeding. 2000. V. 6. P. 47-53.

Ma J., Hiatt A., Hein M. et al. Generation and assembly of secretory antibodies in plants // Science. 1995. V. 268. P. 716-719.

Ma J., Hikmat B., Wycoff K. et al. Characterization of a recombinant plant monoclonal secretory antibody and preventive immunotherapy in humans // Nature Medicine. 1998. V. 4. P. 601-606. Mason H., Lam D., Arntzen C. Expression hepatitis B surface antigen in transgenic plants // Proc. Natl Acad. Sci. USA. 1992. V. 89. P. 11745-11749.

Mason H., Ball J., Shi J. et al. Expression of Norwalk virus capsid protein in transgenic tobacco and potato and its oral immunogenicity in mice // Proc. Natl Acad. Sci. USA. 1996. V. 33. P. 5335-5340.

Mason H., Haq T., Clements J. et al. Edible vaccine protect mice against Escherichia coli heat-labile enterotoxin (LT): potatoes expressing a synthetic LT-B gene // Vaccine. 1998. V. 16. P. 1336-1343.

Matzke M., Matzke A. How and why do plants inactivate homologous transgenes? // Plant Physiol. 1995. V. 107. P. 679-685.

Matzke A., Neuhuber F., Park Y. et al. Homology-dependent gene silencing in transgenic plants: epistatic silencing loci contain multiple copies of methylated transgenes // Mol. Gen. Genet. 1994. V. 244. P. 219-229.

McGarvey P., Hammond J., Dienelt M. et al. Expression of the rabies virus glycoprotein in transgenic tomatoes // Biotech-nology. 1995. V. 13. P. 1484-1487.

Menassa R., Nguyen V., Jevnikar A. et al. A self-contained system for the field production of plant recombinant inter-leukin-10 // Mol. Breeding. 2001. V. 8. P. 177-185.

Mushegian A., Shepherd R. Genetic elements of plant viruses as tools for genetic engineering // Microbiol. Rev. 1995. V. 12. P. 548-578.

Neuhaus G., Spandenberg G., Mittelstein O. et al. Transgenic rapesee plants obtained by the microinjection of DNA into microspore-derived embryoids // Plant J. 1987. V. 75. P. 30-36.

Ofoghi H. Cloning and expression of human calcitonin genes in transgenic potato plants // Biotechnol. Lett. 2000. V. 22. P. 611-615.

Park Y., Cheong H. Expression and production of recombinant human interkeukin-2 in potato plants // Protein Expres-sion and Purification. 2002. V. 25. P. 160-165.

Parmenter D., Boothe J.G., van Rooijen G. et al. Production of biologically active hirudin in plant seeds using oleosin partitioning // Plant Mol. Biol. 1995. V. 29. P. 1167-1180.

Porta C., Spall V., Lin T. et al. The development of cowpea mosaic virus as a potential source of novel vaccines // Intervi-rology. 1996. V. 39. P. 79-84.

Richter L., Thanavala Y., Arntzen C. et al. Production of hepatitis B surface antigen in transgenic plants for oral immuni-zation // Nature Biotechnol. 2000. V. 18. P. 1167-1171.

Ruggiero F., Exposito J., Bournat P. et al. Triple helix assembly and processing of human collagen produced in trans-genic tobacco plants // FEBS Lett. 1990. V. 469. P. 132-136.

Russel C., Clarke L. Recombinant proteins for genetic disease // Clinical Genet. 1999. V. 55. P. 389-394.

Sardana R., Alli Z., Dudani A. et al. Biological activity of human granulocyte-macrophage colony stimulating factor is maintained in a fusion with seed glutelin peptide // Transgenic Res. 2002. V. 5. P. 521-531.

Sijmons P., Dekker B., Schrammeijer B. et al. Production of correctly processed human serum albumin intransgenic plants // Bio/Technology. 1990. V. 8. P. 217-221.

Staub J., Garcia B., Graves J. et al. High-yield production of a human therapeutic protein in tobacco chloroplasts // Na-ture Biotechnol. 2000.V. 18. P. 333-338.

Stoger E., Vaquero C., Torres E. et al. Cereal crops as viable production and storage systems for phar-maceutical scFv antibodies // Plant Mol. Biol. 2000. V. 42. P. 583-590.

Streatfield S., Jilka J., Hood E. et al. Plant-based vaccines: unique advantages // Vaccine. 2000. V. 19. P. 2742-2748.

Tackaberry E., Dudani A., Prior F. et al. Development of biopharmaceuticals in plant expression systems: cloning, ex-pression and immunological reactivity of human cytomegalovirus glycoprotein B (UL55) in seeds of transgenic to-bacco // Vaccine. 1999. V. 17. P. 3020-3029.

Tacket C., Mason H., Losonsky G. et al. Human immune responses to a novel Norwalk virus vaccine delivered in trans-genic potatoes // J. of Infectious Diseases. 2000. V. 182. P. 302-305.

Tacket C., Mason H. A review of oral vaccination with transgenic vegetables // Microbes and Infection. 1999. V. 1. P. 777-783.

Thanavala Y., Yang Y., Lyons P. et al. Immunogenicity of transgenic plant-derived hepatitis B surface antigen // Proc. Natl Acad. Sci. USA. 1995. V. 92. P. 3358-3361.

Torres E., Vaquero C., Nicholson L. et al. Rice cell culture as an alternative production system for functional diagnostic and therapeutic antibodies // Transgenic Res. 1999. V. 8. P. 441-449.

Tuboly T., Yu W., Bailey A. et al. Immunogenicity of porcine transmissible gastroenteritis virus spike protein ex-pressed in plants // Vaccine. 2000. V. 18. P. 2023-2028.

Vandekerckhove J. Enkephalines produced in transgenic plants using modified 2S storage proteins // Bio/Technology. 1989. V. 7. P. 929-932.

Vaucheret H., Beclin C., Fagard M. Post-transcrip-tional gene silencing in plants // J. Cell Sci. 2001. V. 114. P. 3083-3091.

Walmsley A., Arntzen C. Plants for delivery of edible vaccines // Current Opinion in Biotechnol. 2000. V. 11. P. 126-129.

Wigdorovitz A., Carrillo C., Dus Santos M. et al. Induction of a protective antibody response to foot and mouth disease in mice following oral or parenteral immunization with alfalfa transgenic plants expressing the viral structural protein VP1 // Virology. 1999. V. 255. P. 347-353.

Zeitlin L., Olmsted S., Moench T. et al. A humanized monoclonal antibody produced in transgenic plants for immunoprotec-tion of the vagina against genital herpes // Nature Biotechnol. 1998. V. 16. P. 1361-1364.

Zhong G., Peterson, D., Delaney D. et al. Commercial production of aprotinin in transgenic maize seeds // Mol. Breeding. 1999. V. 5. P. 345-356.

1 А.А. Турчинович, аспирант

1 Е.В. Дейнеко, к.б.н., зам. зав. лабораторией гетерозиса растений

2 М.Л. Филипенко, к.б.н., зав. сектором фармакогеномики

2 Е.А. Храпов, ст. инженер сектора фармакогеномики

1 В.К. Шумный, академик

1 Институт цитологии и генетики СО РАН, Новосибирск

2 Институт химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН, Новосибирск

Контрольная работа: Фотосинтез — проще простого

Ведение

Когда-то, где-то на Землю упал луч солнца, но он упал не на бесплодную почву, он упал на зеленую былинку пшеничного ростка, или, лучше сказать, на хлорофилловое зерно. Ударяясь об него, он потух, перестал быть светом, но не исчез. В той или другой форме он вошел в состав хлеба, который послужил нам пищей. Он преобразился в наши мускулы, в наши нервы. Этот луч солнца согревает нас. Он приводит нас в движение. Быть может, в эту минуту он играет в нашем мозгу.

Растение из воздуха образует органическое вещество, из солнечного луча – запас силы. Оно представляет нам именно ту машину, которую обещают в будущем Мушо и Эриксон, – машину, действующую даровою силою солнца. Этим объясняется прибыльность труда земледельца: затратив сравнительно небольшое количество вещества, удобрений, он получает большие массы органического вещества; затратив немного силы, он получает громадный запас силы в виде топлива и пищи. Сельский хозяин сжигает лес, стравливает луг, продает хлеб, и они снова возвращаются к нему в виде воздуха, который при действии солнечного луча вновь принимает форму леса, луга, хлеба. При содействии растения он превращает не имеющие цены воздух и свет в ценности. Он торгует воздухом и светом.

1. Ошибка Ван-Гельмонта

В старые времена врач обязан был знать ботанику, ведь многие лекарственные средства готовились из растений. Неудивительно, что лекари нередко выращивали растения, проводили с ними различные опыты.

Так, голландец Ян Баптист Ван-Гельмонт (1579–1644) не только занимался врачебной практикой, но и экспериментировал с растениями. Он решил узнать, благодаря чему растет растение. С животными и человеком вроде бы все ясно: поедая корм или пищу, они получают вещества, благодаря которым увеличиваются в размерах. Но за счет чего крошечное семя, лишенное рта, превращается в огромное дерево?

Чтобы ответить на этот вопрос, Ван-Гельмонт проделал следующее. Взял кадку, в которую насыпал 91 килограмм высушенной в печи почвы, смочил ее дождевой водой и посадил ивовый побег массой 2,25 килограмма. Каждый день в течение пяти лет он поливал растение чистой дождевой водой. По прошествии этого времени Ван-Гельмонт извлек деревце, тщательно очистил корни от прилипших частиц почвы и взвесил содержимое кадки и растение. Оказалось, что масса почвы уменьшилась всего на 57 граммов, а вот масса ивы возросла почти на 75 килограммов. Результат эксперимента исследователь объяснил исключительно поглощением воды. Так возникла водная теория питания растений.

Джозеф Пристли (1733–1804) – известный английский ученый-химик. Он открыл кислород, получил хлористый водород, аммиак, фтористый кремний, сернистый газ, оксид углерода. Привезенный французом Шарлем Кондамином из Южной Америки каучук Пристли в 1770 году предложил использовать для стирания написанного, назвав его гуммиэластиком. Как химика Пристли заинтересовал вопрос: почему воздух полей и лесов чище городского? Ученый предположил, что растения очищают его от веществ, выделяемых людьми при дыхании, а также дымящимися трубами заводов и фабрик. С целью проверки своего предположения он посадил под стеклянный колпак мышь. Довольно быстро животное погибло. Тогда экспериментатор поместил под такой же колпак другую мышь, но уже вместе с веткой мяты. «Это было сделано в начале августа 1771 года. Через восемь-девять дней я нашел, что мышь прекрасно могла жить в той части воздуха, в которой росла ветка мяты. Побег мяты вырос почти на три дюйма». [1].

Опыт заинтересовал ученых, многие повторили его в своих лабораториях, однако результаты получались неодинаковые: в одних случаях растения действительно очищали воздух и делали его пригодным для дыхания мыши, в других – этого не наблюдалось. Надо сказать, что сам Пристли при повторении опытов получил противоречивые результаты. Установить истину ученый уже не смог, так как консервативно настроенные англичане разгромили его прекрасно оборудованную лабораторию и богатую библиотеку за сочувствие их владельца идеям французской революции. Пристли оставил научную работу и эмигрировал в США.

В другой своей работе «Слово о слоях земных» он высказался о воздушном питании растений еще более определенно: «Откуда же новый сок сосны собирается и умножает их возраст, о том не будет спрашивать, кто знает, что многочисленные иглы нечувствительными скважинами почерпают в себя с воздуха жирную влагу, которая тончайшими жилками по всему растению расходится и разделяется, обращаясь в его пищу и тело». «Нечувствительные скважины» – это не что иное, как устьица, хорошо известные каждому из школьного учебника ботаники.

К сожалению, мысли, высказанные великим Ломоносовым, остались неизвестными научным кругам. А вот идею Пристли об очищении воздуха поддержали не только ученые, она стала популярна даже в народе. Результатом явилось массовое разведение цветов в помещениях, где находились больные. При этом двери обычно держали плотно закрытыми, дабы «вредный» наружный воздух не мог проникнуть в комнату.

Голландский врач Ингенгауз (1730–1799) усомнился в правильности такого использования растении и провел ряд экспериментов с целью проверки действенности этого приема. В результате своих опытов он сделал открытие, что только зеленые части растений могут улучшать воздух, да и то лишь в том случае, когда они находятся на свету. Все остальное – цветки, корни, а также зеленые листья, лишенные света, – воздуха не исправляет.

Проделаем такой опыт. Возьмем две банки с водой. В одну нальем воду из-под крана, а в другую – кипяченую и охлажденную. При кипячении, как известно, удаляются газы, растворенные в воде. Затем в каждую банку поместим веточки водного растения элодеи, накроем их воронками, на отростки которых наденем пробирки, наполненные водой. Обе банки выставим на свет.

Через некоторое время мы заметим, что в банке с не кипяченой водой веточки элодеи начинают выделять какой-то газ. Когда он заполнит пробирку, можно установить, что это кислород: внесенная в пробирку тлеющая лучинка ярко вспыхивает. В банке с кипяченой водой, где нет углекислого газа, веточки элодеи кислорода не выделяют.

Попробуем доказать, что все дело именно в углекислом, а не в каком-то ином газе, удаленном при кипячении. Для этого пропустим через кипяченую воду углекислый газ, и вскоре веточки элодеи станут выделять кислород.

Швейцарский естествоиспытатель Жан Сенебье (1742–1809) первым установил необходимость углекислого газа как источника углерода для зеленых растений. Он же предложил термин «физиология растений» и в 1880 году написал первый учебник по этой дисциплине.

Его соотечественник естествоиспытатель Никола Теодор Соссюр (1767–1845) работал в области физики, химии и геологии. Однако мировую известность приобрел благодаря трудам в области физиологии растений. С помощью точных методов количественного химического анализа он убедительно доказал, что растения на свету усваивают углерод из углекислого газа, выделяя при этом кислород. Ученый также установил, что растения, как и животные, дышат, поглощая кислород и выделяя углекислый газ.

Так постепенно складывались представления о фотосинтезе как о процессе, в ходе которого из углекислого газа и воды зеленые растения на свету образуют органические вещества и выделяют кислород:

6СО2 + 6Н2О = С6Н12О6 + 6О2

Термин «фотосинтез» был предложен в 1877 году известным немецким физиологом растений Вильгельмом Пфеффером (1845–1920). В ходе этого процесса солнечная энергия преобразуется в энергию химических связей органических соединений.

2. Самое интересное из веществ во всем органическом мире

Так назвал хлорофилл великий Чарльз Дарвин, когда наш соотечественник Климент Аркадьевич Тимирязев рассказал ему о своих опытах с этим веществом. В то время, когда химическая природа процесса фотосинтеза представлялась весьма туманной, подобное утверждение было весьма ценным, поскольку привлекало внимание ученых к новой очень перспективной проблеме. А сам термин «хлорофилл» был предложен в 1818 году французскими химиками П. Пельтье и Ж. Каванту. Он образован из греческих слов «хлорос» – зеленый и «филлон» – лист.

Выделить хлорофилл из листа несложно. Для этого измельчим листья любого растения ножницами, поместим в ступку, прильем немного спирта, разотрем и отфильтруем в чистую сухую пробирку. Если у вас нет под рукой ступки, кусочки листьев поместите в небольшую колбочку, влейте спирт и осторожно нагрейте на спиртовке. Очень быстро спирт окрасится в изумрудно-зеленый цвет из-за присутствия хлорофилла.

А теперь познакомимся с некоторыми свойствами этого пигмента. Поместите за пробиркой черную бумагу или какой-то темный предмет и направьте на нее яркий свет. Раствор хлорофилла отражает свет с измененной длиной волны, поэтому хлорофилл приобретает вишнево-красную окраску. Это явление носит название флуоресценции.

В чем причина флуоресценции хлорофилла? Кванты света падают на его молекулы, находящиеся в растворе, и вызывают их возбуждение. При этом электрон молекулы пигмента переходит на более высокий энергетический уровень. В растворе, в отличие от зеленого листа, энергия возбужденного электрона не расходуется на синтез органических веществ, поэтому этот электрон возвращается на прежний энергетический уровень, а избыток энергии испускается в виде квантов красного света. Видимый свет, как известно, состоит из разных лучей: фиолетовых, синих, голубых, зеленых, желтых, оранжевых, красных. Их окраска зависит от длины волны, которая увеличивается по направлению от синих к красным лучам солнечного спектра. А вот величина квантов и их энергетический потенциал изменяются при этом в противоположном направлении: кванты синих лучей значительно богаче энергией, чем кванты красных. Когда свет падает на молекулы хлорофилла, часть энергии квантов рассеивается в виде тепла, поэтому отраженные кванты несут меньший запас энергии, а длина волны света увеличивается, смещаясь в сторону длины волны красных лучей. Вот почему мы видим красное свечение при освещении хлорофилла белым светом, то есть совокупностью разных лучей солнечного спектра.

Любопытно в связи с этим отметить, что на прекрасных фресках гениального Андрея Рублева мы часто видим сочетание зеленого с красным: в складках зеленой одежды как бы скрываются красные отсветы.

Если вы имеете спектроскоп – несложный школьный прибор, в котором при помощи призмы видимый свет разлагается на составные компоненты, – то можно изучить спектр поглощения хлорофилла. Приложите пробирку с раствором хлорофилла к щели спектроскопа и загляните в окуляр, вы увидите мощную темную полосу поглощения в красной части спектра и менее выраженную в синей. Итак, хлорофилл поглощает красные и синие лучи спектра. А вот зеленые, беспрепятственно проходя через его раствор, сообщают ему свою окраску.

Отчего зависит зеленая окраска пигмента? Добавим в пробирку с вытяжкой хлорофилла несколько капель слабой соляной кислоты. Тотчас же окраска изменится на оливково-бурую. Что при этом произошло с хлорофиллом?

Уже давно установлено, что его молекула содержит атом магния. При взаимодействии с соляной кислотой он вытесняется из нее атомами водорода соляной кислоты. Можно предположить, что наличие атома магния и определяет зеленую окраску пигмента.

Теперь в ту же пробирку добавим небольшое количество ацетата меди или ацетата цинка и подогреем содержимое пробирки на спиртовке. Едва жидкость закипит, окраска раствора резко изменится – вместо оливково-бурой она вновь станет изумрудно-зеленой. Что же при этом произошло? В молекуле хлорофилла на место атома магния при взаимодействии с соляной кислотой встал водород. В свою очередь, атомы водорода при добавлении ацетата меди или ацетата цинка и нагревании вытесняются атомами меди или цинка. Происходит восстановление металлоорганической связи. Следовательно, зеленая окраска хлорофилла определяется наличием в нем атома металла вне зависимости от того, будет ли это магний, медь или цинк.

3. Красный цвет – символ созидания

Если солнечный спектр, который мы наблюдаем в спектроскопе, спроектировать на экран, то можно изучать скорость фотосинтеза в разных лучах – синих, желтых, зеленых, красных.

Впервые интенсивность фотосинтеза в различных лучах спектра исследовал физик В. Добени. В 1836 году он сделал очень важное открытие: зеленый лист может осуществлять фотосинтез в отдельных лучах спектра, причем в зависимости от характера лучей он идет с неодинаковой скоростью. Но вот на вопрос, в каких именно лучах спектра фотосинтез протекает наиболее интенсивно, В. Добени ответил неправильно. И виной тому методические погрешности при проведении эксперимента. Во-первых, ученый получал те или иные лучи, пропуская солнечный свет через цветные стекла или окрашенные растворы. Во-вторых, он применял очень примитивный метод учета интенсивности фотосинтеза. Ученый поместил отрезок побега водного растения элодеи в пробирку с водой срезом вверх и считал, сколько пузырьков кислорода отрывается с поверхности среза за единицу времени. Добени пришел к выводу, что интенсивность фотосинтеза пропорциональна яркости света, а наиболее яркими лучами в то время считались желтые. Этой же точки зрения придерживались Джон Дрепер (1811–1882) и физиологи растений Ю. Сакс и В. Пфеффер. В 1846 году Дрепер изучал интенсивность фотосинтеза в различных лучах спектра, испускаемых спектроскопом, и пришел к тому же заключению, что и Добени.

Между тем утверждение противоречило закону сохранения энергии. Ведь желтые лучи, как мы уже знаем, незначительно поглощаются хлорофиллом. Могут ли они быть главной движущей силой процесса фотосинтеза?

Такова была обстановка в области изучения фотосинтеза, когда к исследованиям в этой области приступил К.А. Тимирязев. Будучи последовательным материалистом, он утверждал, что яркость лучей зависит от субъективного восприятия света глазом (синие лучи кажутся нам неяркими, а желтые наоборот) и потому не может определять интенсивность усвоения углекислого газа зелеными растениями. Наиболее деятельными в процессе фотосинтеза могут быть только те лучи, которые поглощаются хлорофиллом. Главной причиной ошибки Дрепера он считал недостаточную чистоту отдельных участков спектра, возникшую из-за широко открытой щели спектроскопа. Увеличивать же щель спектроскопа приходилось для усиления интенсивности светового потока, иначе фотосинтез с помощью примитивных методов не обнаруживался. Для того чтобы иметь возможность работать с узкой щелью спектроскопа, необходимо было создать принципиально новые, значительно более чувствительные методы учета скорости этого процесса. Сконструированные К.А. Тимирязевым приборы позволяли резко повысить точность исследований. В восьмидесятых годах прошлого столетия химик Пьер Эжен Марсель Вертело говорил К.А. Тимирязеву, что каждый раз он привозит в Париж новый метод анализа газов, в тысячу раз более усовершенствованный. С помощью этой аппаратуры К.А. Тимирязев убедительно показал, что наиболее активно фотосинтез идет в красных лучах спектра, которые, как уже отмечалось, интенсивнее других поглощаются хлорофиллом. По направлению к зеленой части спектра интенсивность фотосинтеза ослабевает. В зеленых лучах она минимальная. И это вполне понятно: ведь они хлорофиллом почти не поглощаются. В сине-фиолетовой части наблюдается новый подъем интенсивности фотосинтеза. Таким образом, Тимирязев установил, что максимум усвоения листом углекислого газа совпадает с максимумом поглощения света хлорофиллом. Иными словами, он впервые экспериментально доказал, что закон сохранения энергии справедлив и по отношению к фотосинтезу. Зеленый цвет растений отнюдь не случаен. В процессе эволюции они приспособились к поглощению именно тех лучей солнечного спектра, энергия которых наиболее полно используется в ходе фотосинтеза.

Современная наука подтвердила правильность взглядов К.А. Тимирязева относительно исключительной важности для фотосинтеза именно красных лучей солнечного спектра. Оказалось, что коэффициент использования красного света в ходе фотосинтеза выше, чем синих лучей, которые также поглощаются хлорофиллом.

Красные лучи, по представлениям К.А. Тимирязева, играют основополагающую роль в процессе мироздания и созидания жизни. В статье-притче «Красное знамя», написанной им в июне 1917 года, читаем: «Если красный цвет является фактическим признаком, выражением работоспособности света в творческом процессе созидания жизни, то не следует ли признать его самой подходящей эмблемой, выражением работоспособности света знания, света науки?». Интересно в связи с этим отметить, что в государстве древних инков Тауантинсуйю красный цвет почитался священным.

4. О чем поведали меченые атомы!

Американский ученый Мэлвин Кальвин для изучения темновых реакций фотосинтеза, связанных с фиксацией и превращением углекислого газа, широко использовал метод меченых атомов.

Вещества, имеющие радиоактивную метку, по химическим свойствам практически не отличаются от обычных. Однако наличие радиоактивного атома позволяет проследить за судьбой молекулы, ее превращениями в другие соединения, ведь излучение, испускаемое меткой в ходе распада, может быть легко измерено с помощью приборов. М. Кальвин при изучении реакций фотосинтеза использовал также метод хроматографического разделения смеси соединений. Если каплю раствора, содержащего смесь разных молекул, нанести на хроматографическую бумагу, а конец ее поместить в соответствующий растворитель, то вещества придут в движение и каждое займет особую зону на хроматограмме. С помощью приборов легко можно найти места расположения радиоактивных соединений, перевести их в раствор и определить химическую природу. С помощью этого метода удалось выяснить, какие вещества и в какой последовательности образуются в зеленом листе на свету после введения меченого углекислого газа.

М. Кальвин избрал в качестве объекта исследования зеленую водоросль хлореллу. После кратковременного освещения в присутствии радиоактивного углекислого газа ее быстро убивали (фиксировали) горячим спиртом, чтобы приостановить протекающие в ней реакции. Затем спиртовую вытяжку концентрировали, разделяли на хроматограмме и проводили анализ на содержание различных радиоактивных соединений.

Достаточно пяти секунд пребывания в атмосфере углекислого газа, чтобы меченый углерод этого соединения оказывался в трехуглеродном органическом веществе под названием фосфоглицериновая кислота. Как оно образовалось? Кальвин предположил, что углекислый газ присоединяется к некоему пятиуглеродному соединению. В результате возникает шестиуглеродное соединение, которое по причине своей нестойкости на хроматограммах не обнаруживается. Оно, едва возникнув, тотчас же распадается на две молекулы фосфоглицериновой кислоты.

Предположение М. Кальвина подтвердилось – углекислый газ действительно присоединяется к пятиуглеродному веществу под названием рибулезодифосфат.

Работы М Кальвина по выяснению сущности темповых реакций фотосинтеза – крупнейшее достижение современной физиологии растений. В 1961 году он был удостоен Нобелевской премии.

5. Зеленая электростанция

Существует еще один путь использования человеком солнечной энергии, усвоенной растениями, – непосредственная трансформация световой энергии в электрическую.

Выше мы проследили путь возбужденного квантом света электрона в ходе фотосинтеза. В настоящее время он изучен довольно детально. Именно способность хлорофилла под действием света отдавать и присоединять электроны лежит в основе работы генераторов, содержащих хлорофилл.

М. Кальвин, работы которого мы уже неоднократно упоминали, в 1972 году выдвинул идею создания фотоэлемента, в котором в качестве источника электрического тока служил бы хлорофилл, способный при освещении отнимать электроны от каких-то определенных веществ и передавать их другим. Кальвин использовал в качестве проводника, контактирующего с хлорофиллом, оксид цинка. При освещении этой системы в ней возникал электрический ток плотностью 0,1 микроампера на квадратный сантиметр. Этот фотоэлемент функционировал сравнительно недолго, поскольку хлорофилл быстро терял способность отдавать электроны.

Для продления времени действия фотоэлемента был использован дополнительный источник электронов – гидрохинон. В новой системе зеленый пигмент отдавал не только свои, но и электроны гидрохинона. Расчеты показывают, что такой фотоэлемент площадью 10 квадратных метров может обладать мощностью около киловатта.

Японский профессор Фудзио Такахаси для получения электроэнергии использовал хлорофилл, извлеченный из листьев шпината. Транзисторный приемник, к которому была присоединена солнечная батарейка, успешно работал. Кроме того, в Японии проводятся исследования по преобразованию солнечной энергии в электрическую с помощью цианобактерий, выращенных в питательной среде. Тонким слоем их наносят на прозрачный электрод из оксида цинка и вместе с противоэлектродом погружают в буферный раствор. Если теперь бактерии осветить, то в цепи возникнет электрический ток.

В 1973 году американцы У. Стокениус и Д. Остерхельт описали необычный белок из мембран фиолетовых бактерий, обитающих в соленых озерах Калифорнийских пустынь. Его назвали бактериородопсином. Это вещество представляет собой белок, соединенный с каротиноидом (о каротиноидах мы поговорим ниже) ретиналем, состоящим из 20 углеродных атомов. Он похож на родопсин – пигмент сетчатки глаза позвоночных животных, что и определило его название. Белковая часть родопсина представлена полипептидной цепью умеренной длины, состоящей из 248 аминокислотных остатков, последовательность расположения которых в молекуле выяснена учеными. Большой вклад в исследование структуры бактериородопсина внесли советские ученые, работавшие под руководством академика Ю.А. Овчинникова.

В конце 1973 года в АН СССР был разработан проект сравнительного изучения животного и бактериального пигментов, получивший название «Родопсин». В 1978 году журнал «Биоорганическая химия» опубликовал статью, в которой излагалась последовательность расположения аминокислот в молекуле бактериородопсина. Лишь через год подобная работа была завершена в США под руководством известного биохимика Г. Кораны.

Любопытно отметить, что бактериородопсин появляется в мембранах галобактерий при недостатке кислорода. Дефицит же кислорода в водоемах возникает в случае интенсивного развития галобактерий. С помощью бактериородопсина бактерии усваивают энергию Солнца, компенсируя тем самым возникший в результате прекращения дыхания дефицит энергии.

Бактериородопсин можно выделить из галобактерий, поместив эти соелюбивые создания, прекрасно чувствующие себя в насыщенном растворе поваренной соли, в воду. Тотчас же они переполняются водой и лопаются, при этом их содержимое смешивается с окружающей средой. И только мембраны, содержащие бактериородопсин, не разрушаются из-за прочной «упаковки» молекул пигмента, которые образуют белковые кристаллы (еще не зная структуры, ученые назвали их фиолетовыми бляшками). В них молекулы бактериородопсина объединены в триады, а триады – в правильные шестиугольники.

Поскольку бляшки значительно крупнее всех других компонентов галобактерий, их нетрудно выделить путем центрифугирования. После промывки центрифугата получается пастообразная масса фиолетового цвета. На 75% она состоит из бактериородопсина и на 25 – из фосфолипидов, заполняющих промежутки между белковыми молекулами. Фосфолипиды – это молекулы жиров в соединении с остатками фосфорной кислоты. Другие вещества в центрифугате отсутствуют, что создает благоприятные условия для экспериментирования с бактериородопсином. К тому же это сложное соединение очень устойчиво к факторам внешней среды. Оно не утрачивает активности при нагревании до 100 °С и может храниться в холодильнике годами. Бактериородопсин устойчив к кислотам и различным окислителям. Причина его высокой устойчивости обусловлена тем, что эти гало-бактерии обитают в чрезвычайно суровых условиях – в насыщенных солевых растворах, какими, по существу, являются воды некоторых озер в зоне выжженных тропическим зноем пустынь. В такой чрезвычайно соленой, да к тому же еще и перегретой, среде организмы, обладающие обычными мембранами, существовать не могут. Это обстоятельство представляет большой интерес в связи с возможностью использования бактериородопсина в качестве трансформатора световой энергии в электрическую.

Если выпавший в осадок под воздействием ионов кальция бактериородопсин осветить, то с помощью вольтметра можно обнаружить наличие электрического потенциала на мембранах. Если выключить свет, он исчезает. Таким образом, ученые доказали, что бактериородопсин может функционировать как генератор электрического тока.

В лаборатории известного советского ученого, специалиста в области биоэнергетики В.П. Скулачева тщательно исследовались процесс встраивания бактериородопсина в плоскую мембрану и условия функционирования его в качестве светозависимого генератора электрического тока.

Позднее в этой же лаборатории были созданы электрические элементы, в которых использовались белковые генераторы электрического тока. В этих элементах имелись мембранные фильтры, пропитанные фосфолипидами с бактериородопсином и хлорофиллом. Ученые полагают, что подобные фильтры с белками-генераторами, соединенные последовательно, могут служить в качестве электрической батареи.

Исследования по прикладному использованию белков-генераторов, выполненные в лаборатории члена-корреспондента АН СССР В.П. Скулачева привлекли к себе пристальное внимание ученых. В Калифорнийском университете создали такую же батарею, которая при однократном использовании в течение полутора часов заставляла светиться электрическую лампочку. Результаты экспериментов вселяют надежду, что фотоэлементы на основе бактериородопсина и хлорофилла найдут применение в качестве генераторов электрической энергии. Проведенные опыты – первый этап в создании новых видов фотоэлектрических и топливных элементов, способных трансформировать световую энергию с большой эффективностью.

6. Фотосинтез и урожай

Жизнь современного человека немыслима без выращивания различных культурных растений. Органические вещества, образуемые ими в ходе фотосинтеза, служат основой питания человека, производства лекарств, они нужны для изготовления бумаги, мебели, строительных материалов и т.п.

Культурные растения способны быстро размножаться, покрывать зеленым экраном своей листвы громадные площади, улавливать колоссальное количество солнечной энергии и образовывать великое множество разнообразных органических веществ. В результате фотосинтеза создается 95% сухого вещества растений. Поэтому мы с полным правом можем утверждать, что управление этим процессом один из наиболее эффективных путей воздействия на продуктивность растении, на их урожай. Физиологи растений совершенно правильно считают, что основная задача работ в области фотосинтеза – сохранение и поддержание на более высоком уровне фотосинтетической деятельности естественной растительности Земли, максимальное повышение фотосинтетической продуктивности культурных растений.

Каковы же пути управления человеком фотосинтетической деятельностью растений?

Часто сдерживающим фактором фотосинтеза является недостаток углекислого газа. Обычно в воздухе присутствует около 0,03% СО2. Однако над интенсивно фотосинтезирующим полем его содержание уменьшается иногда в три-четыре раза по сравнению с приведенной цифрой. Вполне естественно, что из-за этого фотосинтез тормозится. Между тем для получения среднего урожая сахарной свеклы один гектар ее посевов должен усваивать за сутки около 300–400 килограммов углекислого газа. Такое количество содержится в колоссальном объеме воздуха.

Опыты известного отечественного физиолога растений В.Н. Любименко показали, что увеличение количества углекислого газа в атмосфере до 1,5% приводит к прямо пропорциональному возрастанию интенсивности фотосинтеза. Таким образом, один из путей повышения продуктивности фотосинтеза – увеличение концентрации углекислого газа в воздухе.

Современный уровень технологии, в целом, позволяет решить эту задачу в глобальных масштабах. Однако весьма сомнительно, чтобы человек решился на практике осуществить этот проект. Дело в том, что более высокий уровень содержания углекислого газа в воздухе приведет к изменению теплового баланса планеты, к ее перегреву вследствие так называемого «парникового эффекта». «Парниковый эффект» обусловлен тем, что при наличии большого количества углекислого газа атмосфера начинает сильнее задерживать испускаемые поверхностью Земли тепловые лучи.

Перегрев планеты может привести к таянию льдов в полярных областях и в высокогорьях, к поднятию уровня Мирового океана, к сокращению площади суши, в том числе занятой культурной растительностью. Если учесть, что население Земли увеличивается еженедельно на 1 миллион 400 тысяч человек, то понятна крайняя нежелательность таких изменений.

Человечество весьма обеспокоено естественным ростом концентрации углекислого газа в атмосфере, наблюдаемым в последние годы в результате интенсивного развития промышленности, автомобильного, железнодорожного и авиационного транспорта. Поэтому оно едва ли решится когда-либо сознательно стимулировать этот процесс в глобальных масштабах.

В теплицах и на поле увеличение содержания углекислого газа имеет важное значение для повышения урожайности культурных растений. С этой целью в теплицах сжигают опилки, раскладывают сухой лед на стеллажах, выпускают углекислый газ из баллонов. Основной способ повышения концентрации СО2 над полем – активизация жизнедеятельности почвенных микроорганизмов путем внесения в почву органических и минеральных удобрений. В процессе дыхания микробы выделяют большое количество углекислого газа. В последние годы для обогащения почвы и припочвенного воздуха СО2 поля стали поливать водой, насыщенной углекислым газом.

Другой путь преодоления отрицательного влияния низкой концентрации углекислого газа в атмосфере на урожай – распространение таких форм растений, которые очень интенсивно фотосинтезируют даже при ничтожно малом его содержании. Это – С4 – растения. У них рекордные показатели интенсивности фотосинтеза.

Распространение таких растений, дальнейшее изучение особенностей их фотосинтеза представляется весьма нужным и перспективным.

Растительность земного шара довольно неэффективно использует солнечную энергию. Коэффициент полезного действия у большинства дикорастущих растений составляет всего 0,2%, у культурных он равен в среднем одному%. При оптимальном снабжении культурных растений водой, минеральными солями коэффициент полезного использования света повышается до четырех – шести%. Теоретически же возможен КПД, равный восьми–десяти%. Сопоставление приведенных цифр говорит о больших возможностях в увеличении фотосинтетической продуктивности растений. Однако практическая их реализация встречает большие трудности.

Повысить эффективность использования солнечной энергии в ходе фотосинтеза можно, расположив растения на оптимальном расстоянии друг от друга. В изреженных посевах значительная часть света пропадет зря, а вот в загущенных растения затеняют друг друга, их стебли становятся длинными и ломкими, легко полегающими от дождя и ветра. В том и другом случае происходит снижение урожая. Вот почему очень важно выбрать для каждой культуры наиболее оптимальное расстояние. При этом следует учитывать, что оптимальная плотность посевов может быть различной в зависимости от обеспеченности растений водой, элементами минерального питания и от их особенностей. К сожалению, многие агрономы не принимают во внимание названные факторы, поэтому так медленно растет продуктивность наших полей. Наиболее часто растения неэффективно фотосинтезируют из-за недостатка воды и элементов минерального питания. Если улучшить условия водоснабжения и питания, то размеры листовой поверхности увеличатся, а между ними и величиной урожая обычно существует прямая зависимость. Однако существует некоторый предел роста эффективности фотосинтеза, когда дальнейшее улучшение водоснабжения и минерального питания не дает результатов. Дело в том, что при определенном размере листовой поверхности (обычно, когда на 1 квадратный метр посевов приходится четыре-пять квадратных метров листьев) растения поглощают практически всю энергию света. Если же на единицу площади поля приходится еще большая поверхность листьев, то в результате затенения их друг другом растения вытянутся, интенсивность фотосинтеза уменьшится. Вот почему дальнейшее улучшение снабжения растений водой и элементами минерального питания неэффективно.

В чем же выход из создавшегося положения? Ученые полагают, что в выведении новых сортов культурных растений, отличающихся выгодным строением тела. В частности, они должны иметь компактную низкорослую крону, с вертикально ориентированными листьями, обладать крупными запасающими (луковицы, клубни, корни, корневища) и репродуктивными (семена, плоды) органами.

На повышение плодородия почвы и улучшение водоснабжения эти сорта будут реагировать усилением интенсивности фотосинтеза, умеренным потреблением продуктов фотосинтеза (ассимилятов), на рост листьев и других вегетативных органов, а также активным использованием ассимилятов на формирование репродуктивных и запасающих органов.

Вот какие жесткие требования предъявляются теперь к науке, занимающейся выведением новых сортов культурных растений, – селекции. Из сказанного ясно, что без тесного сотрудничества селекционеров с физиологами растений создание перспективных сортов становится практически невозможным.

Селекционеры вывели сорта, отвечающие современным требованиям. Среди них – низкорослый рис, созданный в Международном институте риса в Маниле, хлопчатник Дуплекс, с вертикально ориентированными листьями, не затеняющими друг друга, карликовая пшеница мексиканской селекции. Эти сорта на фонах высокого плодородия дают в полтора раза более высокие урожаи, чем их предшественники. Однако это лишь один из путей увеличения фотосинтетической продуктивности растений. Дальнейшие усилия должны быть направлены на повышение активности самого фотосинтетического аппарата

Как известно, процесс фотосинтеза осуществляется в особых органоидах – хлоропластах. Здесь происходит множество реакций, прежде чем из углекислого газа и воды образуются молекулы органических веществ. Управлять этими процессами, безусловно, непросто, но возможно. Об этом свидетельствует тот факт, что интенсивность фотосинтеза у разных растений неодинакова. У одних листовая поверхность площадью в 1 квадратный дециметр усваивает за час от четырех до семи миллиграммов СО2, а у других – 60 – 80 и даже 100, то есть в 20 раз больше! Растения неодинаково реагируют на его низкую концентрацию в воздухе, интенсивность освещения и т.д.

Изучение особенностей фотосинтеза у разных растений, безусловно, будет способствовать расширению возможностей человека в управлении их фотосинтетической деятельностью, продуктивностью и урожаем.

7. «Чародейкою зимою околдован, лес стоит»

Совершенно безжизненным кажется нам зимний лес. В это время года у растений резко заторможен обмен веществ, интенсивность дыхания в 200 – 400 раз меньше, чем летом, прекращается видимый рост. Однако процессы жизнедеятельности идут: крахмал превращается в сахара и жиры, сахара расходуются в процессе дыхания.

Ну а как насчет фотосинтеза? Разумеется, речь идет не о березе или лещине, которые сбросили свои листья еще осенью, а о хвойных деревьях и кустарниках, сохранивших свой фотосинтетический аппарат. В последние годы по этому вопросу получены очень интересные данные. Ученые установили, что озимые злаки, хвойные и некоторые лиственные вечнозеленые растения усваивают углекислый газ даже при температурах – 1. -5 °С.

Использование метода меченых атомов позволило более детально прояснить этот вопрос. При понижении температуры до –12 °С скорость фотосинтеза у разных растений снижалась в 3–17 раз. Наиболее устойчивыми оказались ель обыкновенная, сосна обыкновенная, линнея северная – низкорослый лесной кустарничек из семейства жимолостных, лишайник леканора темная. Некоторые мхи продолжали усваивать углекислый газ даже при температуре –14 °С, причем этот процесс шел успешно под сравнительно толстым снежным покровом, достигающим 26 сантиметров. Хотя интенсивность света, проходящего через такой слой снега, ослабевала приблизительно в 20 раз, скорость фотосинтеза у не покрытых и покрытых снегом растений почти одинаковая. Этот удивительный факт можно объяснить следующим образом: под снегом растения оказались в более благоприятных температурных условиях, которые и позволили компенсировать падение фотосинтеза, вызванное понижением освещенности.

Эти опыты убедительно показывают, что в условиях многомесячной зимы фотосинтез не только возможен, но и необходим для нормального энергообеспечения зимнезеленых растений.

8. Леса – легкие планеты!

Стало расхожим утверждение, что зеленые растения накапливают в атмосфере кислород. Нередко в научно-популярной литературе приходится встречать утверждения, будто гектар кукурузных посевов выделяет за год 15 тонн кислорода, что достаточно для дыхания 30 человек, а дерево средней величины обеспечивает трех человек и т.д. Леса называют легкими планеты.

На первый взгляд эти утверждения представляются убедительными, ведь в соответствии с уравнением фотосинтеза в ходе образования органических веществ зелеными растениями и в самом деле выделяется кислород, причем чем больше органического вещества образуется в процессе фотосинтеза, тем интенсивнее выделяется кислород.

Авторы подобных утверждений забывают, однако, что органические вещества кукурузы превратятся в углекислый газ в результате гниения и дыхания животных организмов. При поедании кукурузы животными или человеком некоторое количество органических веществ растения трансформируется в новые органические вещества животного организма, которые в конечном счете превращаются в углекислый газ при дыхании. Дыхание – процесс обратный фотосинтезу:

С6Н12О6 + 6О2 = 6СО2 + бН2О.

Если при образовании 1 тонны органического вещества в ходе фотосинтеза выделилось п килограммов кислорода, то точно такое же его количество потребуется для последующего окисления этого вещества.

То же самое происходит и с деревом. Разница лишь в том, что, превратившись в какую-нибудь поделку (стол, шкаф, оконную раму и т.п.), оно может разрушаться в течение длительного времени. Но ведь и растет дерево сотни лет! А вот сгореть может в мгновение ока. При этом израсходуется почти столько кислорода, сколько дерево выделило за всю свою долгую жизнь. Так накапливают ли кислород современные растения?

В атмосфере и гидросфере Земли содержится 1,5–1015 тонн кислорода. Считается, что он – результат деятельности древних анаэробных автотрофных организмов, осуществлявшейся на протяжении длительного периода истории Земли. Накопление кислорода на нашей планете стало мощным стимулом для появления принципиально новых организмов – аэробных, способных извлекать энергию из органических веществ в результате окислительных процессов с участием атмосферного кислорода.

Кислород, образуемый современной растительностью в ходе фотосинтеза, расходуется на дыхание самих растений (около 1/3), а также животных и человека, на аэробное разложение органических веществ микроорганизмами и на процессы горения различных веществ, то есть почти весь его объем, выделяемый наземной растительностью, расходуется и накопления в атмосфере фактически не происходит. К тому же суммарное количество кислорода, выделяемого за год лесами, по подсчетам специалистов, ничтожно мало по отношению к общему запасу его в атмосфере Земли, а именно около 1/22 000. Таким образом, вклад наземных экосистем в баланс кислорода на нашей планете весьма незначителен. Возмещение кислорода, расходуемого на процессы горения, происходит главным образом за счет фитопланктона. Дело в том, что в достаточно глубоких водоемах отмершие организмы опускаются на такую глубину, где их разложение осуществляется анаэробным путем, то есть без поглощения кислорода.

Гидросфера оказывает влияние на баланс газов в атмосфере еще и потому, что в ней иное соотношение между азотом и кислородом. Если в атмосфере оно равно четырем, то в водоемах относительная доля кислорода примерно в два раза выше. Правда, интенсивное загрязнение морей и океанов создает угрозу возникновения в них анаэробных условий.

Так, например, по сравнению с 1900 годом в некоторых впадинах Балтийского моря содержание кислорода резко сократилось, а местами он практически отсутствует.

Что касается атмосферы, то в ней, как показывают систематические наблюдения за концентрацией кислорода, проводимые с 1910 года, содержание этого газа практически не изменилось и равно 20,9488% ± 0,0017. Это отнюдь не означает, что нам не следует заботиться о сохранении растительного покрова Земли. Темпы использования кислорода резко возросли. По некоторым данным, за последние 50 лет было использовано его в % отношении столько же, сколько за последний миллион лет, то есть примерно 0,02% атмосферного запаса. Человечеству в ближайшем будущем не угрожает кислородное голодание, тем не менее для сохранения стабильности газового состава атмосферы предстоит шире использовать водную, ветровую, ядерную и другие виды энергий.

Следует иметь в виду, что в последние годы много говорят и пишут об абиогенном происхождении кислорода атмосферы, исключающем участие живых организмов в этом процессе. Так, например, в верхних слоях атмосферы под действием жесткого ультрафиолетового излучения молекулы воды могут распадаться на водород и кислород. Водород, как более легкий газ, преодолевает притяжение Земли и уходит в космос. В среднем около 10% появившегося в стратосфере водорода навсегда покидает нашу планету. Следовательно, соответствующее количество кислорода, образовавшегося при фотолизе молекул воды, остается без «напарника» и постепенно скапливается в атмосфере.

Другой возможный путь поступления в атмосферу абиогенного кислорода – извержение вулканов. Дело в том, что в газообразных выделениях вулканов кислорода довольно много, иногда до 12 – 15% (после исключения паров воды и кислотных газов).

Отметим, однако, что этот источник представляется все же не очень существенным. По крайней мере нужны весомые доказательства и точные расчеты вклада абиогенных источников в формирование атмосферы Земли, накопление в ней кислорода.

Что же касается фотосинтезирующих организмов, то их участие в накоплении кислорода очевидно. Если величину огромных запасов каменного угля и некоторых других горючих ископаемых (например, торфа), использованных человеком и находящихся еще в недрах Земли, подставить в уравнение фотосинтеза, то можно рассчитать, сколько кислорода поступило в атмосферу в результате жизнедеятельности растении, давших начало этим полезным ископаемым.

Следует также учесть всю биомассу существующих ныне растений, органическое вещество которых образовалось с выделением кислорода.

Но все это еще не самое главное. Первичные запасы кислорода не могли быть созданы современными растениями или деревьями каменноугольного периода, поскольку совершенно исключена, возможность их существования в атмосфере, лишенной его.

Сторонники абиогенного происхождения кислорода на Земле, люди, как правило, не искушенные в биологии, спрашивают: если сначала в атмосфере Земли кислорода не было, то где же первые растения брали кислород для дыхания? При этом они полагают, что своим вопросом нанесли нокаутирующий удар ретроградам-биологам, придерживающимся традиционного взгляда на природу атмосферного кислорода. Между тем ученые никогда не рассматривали современную растительность в качестве источника накопления первичного кислорода. В книге Э. Броды «Эволюция биоэнергетических механизмов» обстоятельно проанализированы различные точки зрения по этому вопросу. Автор пишет: «Никто не сомневается, что до появления у растений фотосинтеза содержание свободного кислорода было незначительным. Единственным источником свободного молекулярного кислорода был фотолиз водяных паров в высших слоях атмосферы, который протекал под действием солнечного коротковолнового ультрафиолета. Свободный водород, возникавший при этом, постепенно диссипировал в пространство, оставляя в атмосфере кислород. Количество фотолитически образованного кислорода, несомненно, было гораздо ниже тех количеств кислорода, которые высвобождаются при фотосинтезе в наше время за тот же промежуток времени».

Уже в очень древних геологических слоях Земли обнаружены синезеленые водоросли (сейчас их чаще называют цианобактериями), которые и явились накопителями первичного кислорода в атмосфере Земли. Вполне естественно, что древние синезеленые водоросли не обладали способностью дышать и механизм распада органических веществ в их клетках напоминал процесс брожения.

В пользу того, что первоначально атмосфера Земли не имела кислорода, свидетельствует факт существования в природе анаэробных организмов. Любопытно отметить, что многочисленные реакции обмена аэробных организмов, в том числе современных животныхи растений, включают большое количество реакции анаэробного распада веществ. Создается впечатление, что организмы, приспособившись изначально обходиться без кислорода, упорно сохраняют свою привычку.

Итак, первичные синезеленые водоросли образовали органические вещества и кислород. Разрушение органического вещества происходило в анаэробных (бескислородных) условиях, что и привело к накоплению значительных количеств кислорода.

Что касается современной растительности, то, как уже отмечалось, ее вклад в пополнение кислородного запаса на Земле весьма незначителен, поскольку подавляющее большинство живых организмов окисляет органические вещества только с его помощью. При этом устанавливается относительное равновесие: сколько кислорода выделяется в ходе фотосинтеза, столько же его поглощается при окислении образованного органического вещества.

Из сказанного вовсе не следует, что нужно и дальше безжалостно вырубать на Земле леса, все равно, дескать, от них нет проку с точки зрения накопления кислорода. Напротив, нам следует предпринять все возможные меры к расширению площади зеленых насаждении. Дело в том, что в современную эпоху очень резко возросла роль растении в очистке природной среды от токсических примесей, выделяемых транспортом, заводами, фабриками и т.д.

9. «Лес, точно терем расписной, лиловый, золотой, багряный»

Изменение окраски листьев – одна из первых примет осени. Много ярких красок в осеннем лесу! Березы, ясени и липы желтеют, розовеют листья бересклета, пунцово-красными становятся узорные листья рябины, оранжевыми и багряными листья осин. Чем же обусловлено это цветовое многообразие?

В листьях растений наряду с зеленым хлорофиллом содержатся другие пигменты. Для того чтобы убедиться в этом, проделаем простой опыт. Прежде всего приготовим вытяжку хлорофилла, как это было описано нами выше. Вместе с хлорофиллом в спирте находятся также желтые пигменты. Чтобы разделить их, небольшое количество спиртовой вытяжки (около двух миллилитров) нальем в пробирку, добавим две капли воды и около 4 миллилитров бензина. Вода вводится для того, чтобы легче происходило расслоение двух жидкостей. Закрыв пробирку пробкой или пальцем, следует энергично встряхнуть ее. Вскоре можно заметить, что нижний (спиртовой) слой окрасился в золотисто-желтый цвет, а верхний (бензиновый) – в изумрудно-зеленый. Зеленая окраска бензина объясняется тем, что хлорофилл лучше растворяется в бензине, нежели в спирте, поэтому при встряхивании он обычно полностью переходит в бензиновый слой.

Золотисто-желтая окраска спиртового слоя связана с присутствием ксантофилла, вещества, нерастворимого в бензине. Его формула С40Н5бО2. По химической природе ксантофилл близок к каротину, присутствующему в корнях моркови, – С40Н56, поэтому их объединяют в одну группу – каротиноидов. Но каротин также имеется в листьях зеленых растений, только он, как и хлорофилл, лучше растворяется в бензине, поэтому мы не видим его: интенсивно-зеленая окраска хлорофилла «забивает» желтый цвет каротина, и мы не различаем его, как ранее ксантофилл в спиртовой вытяжке. Чтобы увидеть каротин, нужно преобразовать зеленый пигмент в соединение, нерастворимое в бензине. Этого можно достигнуть с помощью щелочи. В пробирку, где произошло отделение ксантофилла, добавим кусочек щелочи (КОН или NаОН). Пробирку закроем пробкой и тщательно взболтаем ее содержимое. После расслоения жидкостей можно увидеть, что картина распределения пигментов изменилась: нижний спиртовой слои окрасился в зеленый цвет, а верхний – бензиновый – в желто-оранжевый, характерный для каротина.

Эти опыты наглядно свидетельствуют о том, что в зеленом листе одновременно с хлорофиллом присутствуют желтые пигменты – каротиноиды.

При наступлении холодов образования новых молекул хлорофилла не происходит, а старые быстро разрушаются. Каротиноиды же устойчивы к низким температурам, поэтому осенью эти пигменты становятся хорошо заметными. Они и придают листьям многих растений золотисто-желтый и оранжевый оттенок.

Каково же значение каротиноидов в жизни растений? Установлено, что эти пигменты защищают хлорофилл от разрушения светом. Кроме того, поглощая энергию синих лучей солнечного спектра, они передают ее на хлорофилл. Это позволяет зеленым растениям более эффективно использовать солнечную энергию для синтеза органического вещества.

Осенний лес окрашен, однако, не только в желтые тона. С чем связана лиловая и багряная окраска листьев? Наряду с хлорофиллом и каротиноидами в листьях растений имеются пигменты, которые носят название антоцианов. Они хорошо растворимы в воде и содержатся не в цитоплазме, а в клеточном соке вакуолей. Эти пигменты очень разнообразны по окраске, которая зависит в основном от кислотности клеточного сока. В этом легко убедиться на опыте.

Прежде всего приготовьте вытяжку антоцианов. С этой целью листья бересклета или какого-то другого растения, окрашенные осенью в красные или фиолетовые тона, измельчите ножницами, поместите в колбочку, прилейте воды и нагрейте на спиртовке Вскоре раствор станет красновато-синим от присутствия антоцианов. Полученную вытяжку пигментов налейте в две пробирки. В одну добавьте слабой соляной или уксусной кислоты, а в другую – раствор аммиака.

Под действием кислоты раствор станет розовым, тогда как в присутствии щелочи – в зависимости от количества и концентрации этой щелочи – зеленым, синим и желтым.

Антоцианы, как и каротиноиды, более устойчивы к низким температурам, чем хлорофилл. Поэтому они и обнаруживаются в листьях осенью. Исследователи установили, что образованию антоцианов способствуют высокое содержание Сахаров в растительных тканях, сравнительно низкая температура и интенсивное освещение.

Увеличение содержания сахаров в осенних листьях происходит за счет гидролиза крахмала. Это имеет важное значение для транспортировки ценных питательных веществ из отмирающих листьев во внутренние части растений. Ведь сам крахмал нетранспортабелен в растении. Однако скорость оттока образующихся в результате его гидролиза Сахаров из листьев при низких температурах невелика. Кроме того, при падении температуры ослабляется дыхание растений и, следовательно, лишь незначительное количество Сахаров подвергается окислению. Все эти факторы благоприятствуют накоплению в растительных тканях Сахаров, которые начинают использоваться в синтезе других веществ, в частности антоцианов.

О превращении избытка сахаров в антоцианы свидетельствуют и другие факты. Если у виноградной лозы путем кольцевания (удаление части коры в виде кольца) затруднить отток продуктов фотосинтеза, то листья, расположенные выше кольца, через две-три недели приобретают красный цвет из-за накопления антоцианов. При этом их образуется так много, что зеленая окраска хлорофилла становится незаметной.

То же самое наблюдается не только при понижении температуры или кольцевании, но и при недостатке фосфора. Если, например, томаты выращивать на питательном растворе, лишенном этого элемента, то нижняя часть листьев, а также стебли приобретают синий цвет. Дело в том, что при отсутствии фосфора в растениях не может осуществляться процесс окисления Сахаров без соединения с остатком фосфорной кислоты молекула сахара остается неактивной. Поэтому в растительных тканях происходит накопление избыточных количеств Сахаров, которые используются на синтез антоцианов. Увеличение содержания этих веществ ведет к посинению стеблей и листьев растений, испытывающих нехватку фосфора.

Образование антоцианов зависит также от интенсивности света. Если осенью внимательно приглядеться к яркой окраске деревьев и кустарников, то можно заметить, что багряный цвет имеют в основном те листья, которые лучше всего освещены. Раздвиньте пылающий огненными красками куст бересклета, и вы увидите внутри желтые, бледно-желтые и даже зеленые листья. Во время дождливой и облачной осени листва дольше сохраняется на деревьях, однако она не так ярка из-за недостатка солнца. Преобладают желтые тона, обусловленные присутствием каротиноидов, а не антоцианов.

Низкая температура также способствует образованию антоцианов. Если стоит теплая погода, то лес изменяет свою окраску медленно, но едва ударит морозец, как сразу запылают осины и клены.

М.М. Пришвин в миниатюре «Светильники осени» писал: «В темных лесах загорелись светильники осени, иной лист на темном фоне так ярко горит, что даже больно смотреть. Липа стоит уже вся черная, но один яркий лист ее остался, висит, как фонарь, на невидимой нити и светит».

10. Радуга флоры

Уж коли мы заговорили о пигментах растений, следует рассказать и о причинах разнообразия окраски цветков.

Зачем цветкам их яркая, сочная окраска? В конечном счете для того, чтобы привлечь к себе насекомых-опылителей. Многие растения опыляются лишь определенными видами насекомых, поэтому окраска цветков часто зависит от того, для каких именно насекомых предназначены цветовые сигналы. Дело в том, что в отношении цвета насекомые бывают довольно капризны. Скажем, пчелы, шмели, осы предпочитают розовые, фиолетовые и синие цветки, а около желтых обычно толкутся мухи. Красный же цвет многие насекомые, наделенные не слишком совершенным зрением, путают с темно-серым. Поэтому в наших широтах чисто-красные цветки довольно редки. Исключение – мак, но и его лепестки имеют примесь желтого цвета; обычно именно этот оттенок и замечают пчелы. Лучше других насекомых красный цвет различают бабочки – они-то, как правило, и опыляют красные цветки наших широт, например гвоздики. А вот среди тропических растений красный цвет более распространен, и отчасти это связано с тем, что опыляют их цветки не насекомые, а птицы: колибри или нектарницы, у которых зрение более развито.

Бывает, что у одного и того же растения окраска цветков с возрастом изменяется. Это хорошо заметно у ранневесеннего растения медуницы: розовый цвет ее молодых цветков сменяется по мере старения синим. Старые цветки медуницы пчелы уже не посещают: они, как правило, опылены и нектара не содержат. И в этом случае смена окраски служит сигналом для насекомых – не теряйте времени даром!

А вот у гилии (США) – красивого растения из семейства синюховых, родственницы флоксов, произрастающей в горах штата Аризона (США), цветки первоначально имеют алый цвет, который, как уже отметили, привлекает птиц. Но когда колибри покидают горы, гилия меняет окраску вновь появляющихся цветков: они становятся бледно-красными или даже белыми.

Окраска большинства цветков определяется присутствием различных пигментов. Самые распространенные – каротиноиды, растворимые в жирах соединения: каротин, его изомеры и производные. В растворе все они имеют бледно-желтую, оранжевую или светло-красную окраску. Названия каротиноидов, содержащихся только в цветках, столь же красивы, как и придаваемая ими окраска: эшшольксантин, пе-талоксантин, газанияксантин, ауроксантин, хризантемаксантин, рубихром.

Наряду с каротиноидами окраску цветков определяют и антоцианы. Оттенки этих пигментов очень разнообразны – от розового до черно-фиолетового. Несмотря на такое цветовое многообразие, все антоцианы устроены по одному типу – они представляют собой гликозиды, то есть соединения сахара с неуглеводной частью, так называемым агликоном. Примером может служить красящее вещество, содержащееся в цветках василька, – антоцианин. Его агликон – цианидин – один из самых распространенных, образуется в результате отщепления двух молекул глюкозы от антоциана.

Как уже говорилось, антоциановые пигменты могут изменять свою окраску в зависимости от кислотности среды. Вспомните два вида герани, распространенной в средней полосе: герань лесную и герань луговую. У лесной лепестки розовые или лиловые, а у луговой – синие. Различие в цвете обусловлено тем, что сок герани лесной более кислый. Если приготовить водную вытяжку из лепестков герани либо лесной, либо луговой – и изменить ее кислотность, то в кислой среде раствор станет розовым, а в щелочной – синим.

Такую же операцию можно проделать и над целым растением. Если цветущую фиалку поместить под стеклянный колпак рядом с блюдцем, куда налит нашатырный спирт (он при испарении выделяет аммиак), то ее лепестки станут зелеными; а если вместо нашатырного спирта в блюдце будет дымящаяся соляная кислота, они окрасятся в красный цвет.

Мы уже говорили, что одно и то же растение медуницы может иметь цветки разной окраски: розовые – молодые и синие – старые. Посинение лепестков по мере их старения можно объяснить индикаторными свойствами антоцианов. Клеточный сок растения, в котором растворен пигмент, имеет кислую реакцию, а цитоплазма – щелочную. Вакуоли с клеточным соком отделены от цитоплазмы мембраной, которая обычно непроницаема для антоцианов. Однако с возрастом в мембране возникают дефекты, и в результате пигмент начинает проникать из вакуолей в цитоплазму. А поскольку реакция здесь иная, меняется и окраска цветков.

Чтобы убедиться в справедливости этой точки зрения, возьмите ярко-красный лепесток какого-то растения, например герани, розы, и раздавите его между пальцами. При этом также произойдет смешение содержимого цитоплазмы и вакуоли, в результате лепесток в месте повреждения посинеет.

Впрочем, было бы неправильно связывать окраску антоцианов лишь с их индикаторными свойствами. Исследования последних лет показали, что она определяется и некоторыми другими факторами. Цвет антоциановых пигментов может меняться, например, в зависимости от того, с какими ионами они находятся в комплексе. При взаимодействии с ионами калия комплекс приобретает пурпурную окраску, а с ионами кальция или магния – синюю. Если срезать цветущий колокольчик и поместить его в раствор, содержащий ионы алюминия, то лепестки посинеют. То же самое наблюдается, если соединить растворы антоцианина и соли алюминия.

Многим читателям, возможно, знаком роман Александра Дюма «Черный тюльпан», в котором в остросюжетной форме рассказывается о выведении сорта тюльпана необычного черного цвета. Вот как описывает его автор романа: «Тюльпан был прекрасен, чудесен, великолепен; стебель его восемнадцати дюймов вышины. Он стройно вытягивался кверху между четырьмя зелеными гладкими, ровными, как стрела, листьями. Цветок его был сплошь черным и блестел, как янтарь».

Почти пять веков преследовали неудачи садоводов, пытавшихся вывести черный тюльпан. И вот, Фризский институт цветоводства в Гааге сделал официальное заявление о том, что в Голландии черный тюльпан получен в результате последовательного скрещивания двух сортов – «Царица ночи» и «Венский вальс». В работе принимали участие шесть голландских исследовательских центров. Полученный цветок идеален по своим классическим размерам.

Садоводы стремятся создать также черные розы. Выведены такие сорта, которые при неярком освещении действительно кажутся черными (на самом деле они темно-красного цвета). На Гавайских островах растут дикие черные розы.

В честь бессмертного произведения Гете «Фауст» садоводы создали сорт анютиных глазок черного цвета под названием «Доктор Фауст». Анютины глазки, как известно, были любимыми цветами – великого немецкого поэта и ботаника.

Черная или почти черная окраска цветков обусловлена присутствием в околоцветнике антоцианов. Кроме каротиноидов и антоцианов, лепесткам могут придавать окраску и другие вещества, в том числе флавоны и флавонолы. А какой пигмент окрашивает в молочный цвет вишневые сады, превращает в снежно-белые сугробы кусты черемухи? Оказывается, никаких белых пигментов в их лепестках нет. Белый цвет придает им. воздух. Если рассмотреть под микроскопом лепесток черемухи или любого другого белого цветка, то можно увидеть множество прозрачных и бесцветных клеток, разделенных обширными пустыми промежутками. Именно благодаря этим заполненным воздухом межклетникам лепестки сильно отражают свет и потому кажутся белыми. А если раздавить такой лепесток между пальцами, то на месте сдав-ливания появится прозрачное пятно: здесь воздух будет вытеснен из межклетников.

И все же в природе есть белая краска, например, ею окрашена в нарядный белый цвет кора нашей любимой березы. Это красящее вещество так и называется – бетулин, от латинского названия березы – Betula.

Заблуждаются те, кто считает, что береза – единственное растение с белой корой. Это не так. В Австралии произрастает эвкалипт затопляемый. Он назван так потому, что растет в руслах пересыхающих рек и в сезон дождей оказывается стоящим в воде. Стволы этих эвкалиптов имеют чисто-белый цвет, эффектно выделяющийся на фоне окружающих зеленых зарослей.

У треххвойной сосны Бунге также белая кора. Это редкий вид, встречающийся в природе в основном в горах Центрального Китая. Растение разводится по всей стране возле дворцов и храмов. Белоствольные сосны производят неизгладимое впечатление.

Еще много интересного можно было бы рассказать об окраске растений и о растительных пигментах, которые давно привлекают внимание исследователей всего мира. Более 30 лет назад известный индийский ученый Т.Р. Сешадри, много занимавшийся изучением природных красящих веществ, писал: «Музыка красок более сложна и изменчива по своей природе, нежели музыка звуков. Возможно даже, что в действительности она еще более утонченна, чем мы предполагаем».

11. Зеленые животные – реальность или фантазия!

В произведениях фантастического жанра нередко можно прочитать о человекоподобных существах зеленого цвета. Зеленая окраска этих организмов, обусловленная хлорофиллом, позволяет им самостоятельно синтезировать органические вещества из неорганических за счет энергии света. Возможно ли такое в природе?

Прежде всего следует заметить, что на Земле имеются животные, питающиеся подобным образом. Например, хорошо известная всем биологам эвглена зеленая, часто встречающаяся в застоявшихся лужах. Ботаники считают эвглену водорослью, а зоологи до сих пор по традиции относят ее к животным. В чем дело?

Эвглена свободно передвигается в воде при помощи жгутика. Такой способ передвижения характерен как для ряда простейших животных, так и для некоторых ботанических объектов, например зооспор отдельных видов водорослей. Эвглена содержит хлорофилл, поэтому при интенсивном ее размножении вода в лужах приобретает изумрудно-зеленую окраску. Наличие хлорофилла позволяет ей питаться углекислым газом подобно всем зеленым растениям. Однако, если водоросль перенести в воду, содержащую некоторые органические вещества, то она теряет зеленую окраску и начинает, подобно животным, питаться готовыми органическими веществами.

Эвглену все-таки нельзя назвать типичным животным, поэтому поищем других представителей. питающихся, подобно растениям, при помощи хлорофилла.

Еще в середине XIX века немецкий зоолог Т. Зибольд обнаружил в телах пресноводной гидры и некоторых червей хлорофилл. Позднее он был найден в организмах и других животных: гидроидных полипов, медуз, кораллов, губок. коловраток, моллюсков. Выяснено, что некоторые морские брюхоногие моллюски, питающиеся сифоновыми водорослями, не переваривают хлоропласты этих растений, а длительное время содержат их в организме в функционально-активном состоянии. Хлоропласты сифоновых водорослей кодиума хрупкого и кодиума паутинистого, попадая в организм моллюсков, не перевариваются, а остаются в нем.

Попытки освободить моллюсков от хлоропластов, поместив их в темноту на полтора месяца, оказались безуспешными, равно как и выведение их из яиц. Бесхлоропластные личинки моллюсков погибали на ранней стадии развития.

Внутри животной клетки хлоропласты плотно упакованы и занимают значительный объем. Благодаря им моллюски, не имеющие раковины, оказываются окрашенными в интенсивно зеленый цвет.

Почему же сифоновые водоросли «полюбились» моллюскам? Дело в том. что в отличие от других зеленых водорослей они не имеют клеточного строения. Их крупное, часто причудливое по форме тела представляет собой одну гигантскую «клетку». Слово «клетка» я взял в кавычки не случайно. Хотя клеточные стенки в теле сифоновых водорослей отсутствуют, вряд ли можно назвать их одноклеточными организмами, скорее это конгломерат не вполне разделившихся клеток. Подтверждением тому служит наличие не одного, а множества клеточных ядер. Такое строение назвали сифонным, а сами водоросли – сифоновыми. Отсутствие клеточных стенок, безусловно, облегчает процесс поглощения водоросли животными клетками.

Ну а каковы хлоропласты этого растения? В теле водоросли содержатся один или несколько хлоропластов. Если их много, они имеют дисковидную или веретеновидную форму. Одиночные обладают сетчатым строением. Ученые считают, что сетчатая структура создается в результате соединения мелких хлоропластов друг с другом.

Многие ученые наблюдали усвоение углекислого газа хлоропластами, находящимися в животных клетках. У свежесобранных моллюсков, элизии зеленой интенсивность фотосинтетического усвоения углекислого газа составляла 55–67% величины, определенной для неповрежденной водоросли кодиума хрупкого, из которого моллюсками были «приобретены» хлоропласты. Любопытно, что и содержание хлорофилла на 1 грамм сырой массы ткани у водоросли и животного было сходным.

Благодаря фотосинтезу моллюски фиксировали углекислый газ на протяжении всех 93 дней опыта. Правда, скорость фотосинтеза постепенно ослабевала и к концу эксперимента составляла 20–40% от первоначальной.

В 1971 году ученые наблюдали выделение кислорода в ходе фотосинтеза хлоропластов, налюдящихся в клетках тридакны. Тридакны–типичные обитатели тропических морей. Особенно широко они распространены на коралловых рифах Индийского и Тихого океанов. Великаном среди моллюсков выглядит тридакна гигантская, достигающая иногда длины 1,4 метра и общей массы 200 килограммов. Тридакны интересны для нас своим симбиозом с одноклеточными водорослями. Обычно они так располагаются на дне, чтобы их полупрозрачная мантия, выступающая между створками раковины, была обращена вверх и сильно освещалась солнцем. В ее межклеточном пространстве в большом количестве поселяются зеленые водоросли. Несмотря на значительные размеры, моллюск питается только теми веществами, которые вырабатывают водоросли-симбионты.

В Средиземном море и у берегов Франции в Атлантике встречается червь конволюта, у которого под кожным покровом также обитают зеленые водоросли, осуществляющие синтез органических веществ из неорганических. Благодаря активности своих «квартирантов» червь не нуждается в дополнительных источниках пиши, поэтому желудочно-кишечный тракт у него атрофировался.

Во время отлива множество конволют покидает свои норы для того, чтобы принять солнечные ванны. В это время водоросли под их кожей интенсивно фотосинтезируют. Некоторые виды этих червей находятся в полной зависимости от своих поселенцев. Так, если молодой червь не «заразится» водорослями, то погибнет от голода. В свою очередь водоросли, поселившиеся в теле конволюты, теряют способность к существованию вне его организма. «Заражение» происходит с помощью «свежих», не живших еще в симбиозе с червями водорослей в момент, когда личинки червя выходят из яиц. Эти водоросли, по всей вероятности, привлекаются какими-то веществами, выделяемыми яйцами червей.

В связи с рассмотрением вопроса функционирования хлоропластов в клетках животных чрезвычайно большой интерес представляют опыты американского биохимика М. Насса, в которых было показано, что хлоропласты сифоновой водоросли каулерпы, харовой водоросли нителлы, шпината и африканской фиалки захватываются клетками соединительной ткани (так называемыми фибробластами) мышей. Обычно в фибробластах, заглотавших инородное тело (этот процесс ученые называют фагоцитозом), вокруг поглощенной частицы образуется вакуоль. Постепенно чужеродное тело переваривается и рассасывается – исчезает. Когда же в клетки ввели хлоропласты, вакуоли не возникали, а фибробласты даже не пытались их переварить.

Пластиды сохраняли свою структуру и способность к фотосинтезу на протяжении трех недель. Клетки, ставшие из-за их присутствия зелеными, нормально делились. При этом хлоропласты стихийно распределялись по дочерним клеткам. Пластиды, находившиеся в фибропластах около двух дней, а затем вновь выделенные, оставались неповрежденными. Они усваивали углекислый газ с такой же скоростью, с какой фотосинтезировали свежие хлоропласты, выделенные из растений.

Предположим, что в ходе эволюции возникнут такие существа или их обнаружат на других планетах. Какими они должны быть? Ученые полагают, что в таком животном хлорофилл будет сосредоточен в коже, куда свободно проникает свет, необходимый как для синтеза зеленого пигмента, так и для образования органических веществ. «Зеленый человек» должен делать кое-что наоборот: днем, подобно сказочному королю, ходить в невидимой для всех одежде, а ночью, напротив, одеваться, чтобы согреться.

Проблема заключается в том, сможет ли такой организм получать с помощью фотосинтеза достаточно пищи. Исходя из максимально возможной интенсивности фотосинтеза растений в самых благоприятных условиях существования, можно подсчитать, сколько органического вещества сможет образовать зеленая кожа этого человека. Если принять, что 1 квадратный дециметр зеленого растения за 1 час синтезирует 20 миллиграммов Сахаров, то 170 квадратных дециметров человеческой кожи, доступной солнечным лучам, смогут образовать за это время 3,4 грамма. За 12-часовой день количество органического вещества составит 40,8 грамма. В этой массе будет концентрироваться около 153 калорий энергии. Такого количества явно недостаточно для удовлетворения энергетических потребностей человеческого организма, которые составляют 2000–4000 калорий в сутки.

Примем во внимание, что «зеленому человеку» не нужно думать о пропитании и быть слишком деятельным, поскольку пища сама поступает в его организм из хлоропластов кожи. Нетрудно прийти к заключению, что отсутствие физической нагрузки и малоподвижный образ жизни сделают его похожим на обычное растение. Иначе говоря, «зеленого человека» весьма трудно будет отличить от опунции.

Расчеты исследователей показывают: для того, чтобы образовать достаточное количество органического вещества, «зеленый человек» в ходе эволюции должен в 20 раз увеличить поверхность своей кожи. Это может произойти за счет возрастания числа складок и отростков. Для этого ему необходимо будет обзавестись подобием листьев. Если это произойдет, то он станет совсем малоподвижным и еще более похожим на растение.

Таким образом, существование крупных фотосинтезирующих животных и человека на Земле и в космосе едва ли возможно. Ученые полагают, что в любой биологической системе, хотя бы отдаленно напоминающей биосферу Земли, обязательно должны существовать растительноподобные организмы, обеспечивающие пищей и энергией как самих себя, так и животных.

Заключение

Во второй половине XIX столетия было установлено, что энергия солнечного света усваивается и трансформируется при помощи зеленого пигмента хлорофилла.

На основе проведенных опытов можно сказать что, зеленая окраска хлорофилла определяется наличием в нем атома металла вне зависимости от того, будет ли это магний, медь или цинк.

Современная наука подтвердила правильность взглядов К.А. Тимирязева относительно исключительной важности для фотосинтеза именно красных лучей солнечного спектра. Оказалось, что коэффициент использования красного света в ходе фотосинтеза выше, чем синих лучей, которые также поглощаются хлорофиллом. Красные лучи, по представлениям К.А. Тимирязева, играют основополагающую роль в процессе мироздания и созидания жизни.

Как известно растения поглащают углекислый газ, который присоединяется к пятиуглеродному веществу под названием рибулезодифосфат, где потом он в дальнешем участвует во многих других реакциях.

Изучение особенностей фотосинтеза у разных растений, безусловно, будет способствовать расширению возможностей человека в управлении их фотосинтетической деятельностью, продуктивностью и урожаем. В целом фотосинтез это один из основополагающих процессов жизни, на котором основана большая часть современной растительной фауны на поверхности земли.

Список использованных источников

1. Б. Дижур «Зеленая лаборатория» – М.: Детгиз, 1954.

2. Артамонов В.И. «Занимательная физиология растений». – М.: Агропромиздат, 1991

3. Сергеев И.И. «История фотосинтеза». – М.: Наука, 1989

4. Пчелов А.М. «Природа и ее жизнь». – Л.: Жизнь, 1990

Реферат: Общая характеристика биологии в додарвиновский период

Реферат на тему:

“Общая характеристика биологии в додарвиновский период”

Общая характеристика биологии в додарвиновский период

Развитие ботаники и зоологии. Господство в науке представлений о неизменности природы и «изначальной целесообразности». Труды К. Линнея по систематике. Зарождение эволюционных идей. Учение Ж.-Б. Ламарка об эволюции органического мира. Первые русские эволюционисты.

Общие указания

В этом разделе курса следует обратить внимание па то, что эволюционное учение появилось лишь с возникновением в философии материалистического мировоззрения. Господствовавшее до того идеалистическое мировоззрение провозглашало творцом всей природы Бога. А согласно материалистическому уче­нию первоначально возникла неживая, а затем живая природа и и ходе ее длительного развития появились высокоразвитые существа. Их никто не создавал, они — следствие эволюционных преобразований живой материи, вершиной которых стал человек. Рассматривая природу с идеалистических позиций, ученые считали ее раз и навсегда созданной Богом, неизменной, отвечающей цели своего существования, т. о. целесообразной. Такое направление в науке называется метафизическим. Из представителей данного направления следует отмстить К. Линнея (XVIII в.), наиболее прогрессивного ученого, работы которого — «Система природы» и «Философия ботаники» — не только сыграли огром­ную роль для своего времени, но и послужили фундаментом для новых исследований живой природы.

С накоплением научной информации меняются взгляды в философии — формируется материалистическое учение; в биологии появляются первые представления об эволюции, содержавшиеся уже в поздних работах К. Линнея, а затем эволюционное учение Ж.-Б. Ламарка .

Вклад в науку К. Линнея (1707-1778)

— Открыл около 1,5 тыс.видов растений.

— Описал около 10 тыс.видов растений и около 4,5 тыс.видов животных.

— Разработад короткие и четкие определения каждой группы организиов, что значительно облегчало их описание. Многие из этих диагнозов не устарели и в наши дни.

-Ввел удобную бинарную номенклатуру вместо употребляющихся ранее громоздских полиноминальных (т.е. состоящих из многих слоев) названий:эта номенклатура упоьребляется и в наше время.

-Разработал принципы построения классификаций живой природы, которая включала в себя всех известных в то время животных и все растения и была самой совершенной для своего времени.

-Впервые поместил человека в один отряд с обезьянами на основании морфологического сходства.

Взгляд К. Линнея на понятие о виде

К. Линнеи считал вид реальной и элементарной единицей живой природы. Он уточнил само понятие вида, привлекая для его не только морфологический, но и физиологический критерий (скрещиваемость между представителями одного вида и нескрещинаемость их с представителями других видов.). Поскольку Линией был креационистом и метафизиком, то он считал, что виды не изменяются, и их существует столько, сколько разных форм было с самого начала создано Творцом. Однако к концу своей жизни Линней уже не был таким решительным сторонником неизменности видов.

Принципы систематики

В качестие оспоиы классификации Линней принял категорию вида. Сходные виды объединяют, ел в роды, роды — в отряды, отряды в классы, которые являлись кысшей категорией. Таким образом, в основу классификации был положен принцип иерархичности (т. е. еоподчипешшети) таксонов. С развитием науки в .чту систему был введен ряд категорий: семейство, подкласс и др., а высшим таксоном стал тип. Но принципы систематики, заложенные Линнеем, остались неизменными до наших дней. При классификации организмов ученый учитывал не весь комплекс признаков, а лишь небольшое их число. Поатому классификация Линнея, несмотря на то, что была научной, оказалась искусственной. Сам Лшшей осознавал искусственность своей системы природы и указывал на необходимость разработки естественной. Оп писал: «Искусственная система служит только до тех пор, пока не создана естественная».

Систематика животных

Все животные; подразделялись Линнеем на следующие шесть классов по признаку строения дыхательной и кровеносной систем: черви, насекомые, рыбы, гады, птицы, звери.

Систематика растений

Все растения подразделялись на 24 класса: 23 класса явнобрачных (цветковых) и 1 класс тайнобрачных (юлосемешп.тх и споровых). Среди яшшбрачпых первые 12 классов выделялись только по числу тычинок, к 13-му относились растения, имевшие более двенадцати тычинок, а при отнесении (метений к 14 23 классам учитывалось еще и строение андроцея однобратственный, двубратственный, двусильный, четырех-пяти и т.д.) И приведенных примером видно, что согласно этой системе в один класс попадают растении, имеющие: мало общего между собой, а родстиенпые друг другу представители одного семейства злаковых (душистый колосок, рис и бамбук) оказались разбросанными но разным классам. Однако было бы несправедливо не отметить, чти при отнесении растений к 14-23 классам такой.) разнобоя уже не наблюдается. Это объясняется тем, что и этом случае учитывался уже и тип гинецея, который объективно отражает эволюционное родспю растений. Так, относящийся к 23-му классу растения семейств молочайные и сумаховые яштяются родственными. Они имеют мелкие невзрачные цветки, собранные н компактные соцветия, в которых встречаются как обоеполые, так и тычиночные и пестичные цветки (полигамные).

Вклад в науку Ж.-Б. Ламарка (1744-1829)

— Ввел термины «биология» (1802), «зоология беспозвоночных» (1794) и определил их содержание.

Заложил основы систематики беспозвоночных.

Проводил обширные исследования в области ботаники, зоологии, систематики, палеонтологии, гидрогеологии, минералогии, метеорологии, психологии.

Разработал основные принципы классификации растений и животных в виде родословного древа от простейших до человека.

Создал первую анолюционную теорию. Его главный научный труд — двухтомная «Философия зоологии» (1809) — наиболее крупное ‘теоретическое обобщение в биологии начала XIX в., в котором с материалистических позиций обосновывается идея постепенного развития во времени живой природы под действием естественных причин и разрабатываются основы естественной системы животных.

Эволюционная теория Ламарка может быть разделена на две части: учение о градации организмов и учение об изменчивости. Учение о градации органов. Ламарк считал, что все животные формы — растения и животные — являются подлинными произведениями природы, т.е. не существовали изначально, а возникли В определенное время. Первые организмы произошли (и происходят ныне) путем самозарождения из тел неорганической природы. Развитие природы началось и всегда начинается с образования иростешггих живых тел; его ход — от простого к сложному. Поэтому классификация оргаппзмон не может быть произвольной, она должна отражать действительный порядок природы, т. е. отображать процесс развития от низших форм к высшим. Этот процесс повышения организации носит ступенчатый характер, т.с. образует «лестницу существ». Последовательные ступени усложнения организации организмов Ламарк назвал градациями. Все многообразие животных Ламарк подразделил на 14 классов, которые распределил по 0 градациям. При выделении градаций пи учитывал анатомо-физиологические особенности основных систем организма (главным образом нервной и кровеносной). Ламарк считал также, что подобная ступенчатость имеет место и в растительном мире.

Лестница существ по Ж.Б. Ламарку

14.Млекопитающие

13.Птицы

12.Рептилии

11.Рыбы

10.Моллюски

9.Усоногие

8.Кольчецы

7.Ракообразные

6.Паукообразные

5.Насекомые

4.Черви

3.Лучистые

2.Полипы

1.Инфузории

Ламарк предложил более совершенную, чем Линней, классификацию животных. Вместо двух линнеевских классов — черви и насекомые Ламарк предложил 10 самостоятельных классов, мложив, таким образом, осноны систематики беспозвоночных. И отличие от системы Линнея Ламарк разместил вес классы жи-интных в восходящем порядке.

Суть учения об изменчивости отражают два закона, сформулированные Ламарком.

I закон — «Постоянное употребление органа ведет к его усиленно­му развитию, а неупотребление к ослаблению и исчезновению».

II закон — «Под действием постоянных упражнений или неупражнений органы изменяются, и возникшие изменения наследуются».

Таким образом, главными факторами изменчивости Ламарк считал влияние внешней среды и упражнение или неупражнение органов. При этом изменения среды приводят, по Ламарку, к адекватным изменениям организма, которые затем наследуются. Причиной прогрессивных изменений Ламарк идеалистически считал врожденное внутреннее стремление организмов к совершенствованию.Изменчивость представлялась .Ламарку ничем не ограниченной, постоянно и непрерывно размывающей гр аницы вида. Поэтому он отрицал существования видов в природе.

Ламарк о происхождении человека

Положения об эволюции органического мнра Ламарк распространил и на объяснение происхождении человека от высших «четвероруких обезьян». Ом рассматривал человека как чисть природы, покизал его анатомо-физиологическое сходство с животными и отметил, что развитие человека подчиняется тем же законам, что и развитие всех других живых существ.

Значение эволюционной теории Ламарка

Первая эволюционная теория об историческом раз-питии органического мира от простейших форм до человека.

Ламарк подробно проанализировал предпосылки эволюции (изменчивость, наследственность), главные направления эволюции (усложнение организации, т. е. градации классов и многообразие форм внутри класса вследствие изменчивости).

Теория показала: изменчивость организмов имеет естествен­ные причини.

Эта теория позволила разработать первую генеалогическуюклассификацию животных, т.е. классификацию, построенную на принципах родственности организмов, а не только их сходстиа. Однако эта теория не смогла дать материалистического объяснения причин эволюции. (Эту проблему решил Ч. Дарвин, разработав теорию естественного отбора.)

Первые русские эволюционисты

Ломоносов М. К. выдающийся русский ученый-энциклопедист, поэт, мыслитель, основоположник отечественного материалистического естествознания. Положил начало русской научно-техническом терминологии, обосновал положения о материальности мира и его развитии. Развивал исторический взгляд па природу, утверждал, что земная кора и ее слои — результат сложных естественных процессов), происходящих на протяжении длительного времени.

ОБЩАЯ БИОЛОГИЯ

Радищев А. Н. — русский философ-демократ. Развивал материалистические идеи о единстве и развитии мира, взаимосвязи явлений природы, их причинной обусловленности. Вес предметы неорганической и живой природы он связывал в одно целое, рассматривал их в развитии и разместил в виде восходящего ряда — от минералов до растений, животных и человека. Считал мозг материальным органом мышления и старался решить проблему мышления. Близко подошел к понимании роли внешней среды в изменчивости организмов.

Паллас II. С. (1741 — 1811) — высказал гипотезу о происхождении видов от общих родопачальных форм, выдвинул идею классификации организмов по типу ветвящегося древа, связывал ископаемые формы с ныне живущими.

Каверзнев А. А. (1748—?) — разрабатывал проблему развития животных («О перерождении животных», 1775). Па основании изучения домашних и диких животных сделал вывод, что организмы всегда связаны с особенностями земной поверхности. Обосновал положение об изменчивости животных под влиянием нищи, климатических факторов, одомашнивании, скрещивания. Многообразие, животного мира и его развитие пытался объяснить тем, что индивидуальные изменения, возникшие вследствие естественных причин, усиливаются от поколения к поколению и приводят к образованию новых форм животных.

Дядьковекий И. Е. (1784.-1841) — обосновал положение о мате­риальности мира, единстве природы и ее развитии, об изменчивости видов под влиянием условий их жизни.Двигубскшт И. А. (1771 — 1839) — развивал идеи о постепенной изменяемости земной поверхности и населяющих ее существ под влиянием естественных причин.

Таушер М. — на основании материалов, собранных во время экспедиций па юго-восток России, опубликовал работы о последовательности развития отдельных групп организмов и о непрерывном появлении новых организмов благодаря закономерно действующим силам природы. Па основе исторического метода и идеи (I поступательном прогрессивном развитии он пытался создать естественную классификацию организмов.

Кайдапов М. К. (177 — 1855) — анализировал этапость развития природы от примитивных форм к высокоорганизованным.

Максимович М. А. (1804 — 1873) — отстаивал мысль о прогрессивном развитии как универсальном законе природы, о широкой изменчивости видов под влиянием внешних условий и других причин.

Утверждал, что в природе не бывает двух абсолютно одинаковых особей; они отличаются тем больше, чем больше отличаются условия их существования. Считал, что длительные влияния обусловливают более стойкие изменения, которые затем наследуются, вследствие чего возникает новый вид. Горянинов П. Ф. (1796-1865) — обосновывает идею единства природы и ее развития от первичного эфира до человека. Вольф К. Ф. (1733-1794), Пандер X. И. (1794-1865), Бэр К. М. (1792-1876) — заложили основы эмбриологии. Результаты их исследований дали богатый материал для обоснования идеи общности животного мира и его развития. Рулье К. Ф. (1814-1858). Его труды положили начало развитию экологии и эволюционной палеонтологии. В противовес упрощенным взглядам на изменчивость видов Рулье выдвинул положение о том, что характер изменений животных обусловлен двумя причинами: особенностями самого организма и внешними причинами. Показал, что изменчивость — необходимое условие для формирования приспособлений к новым условиям. Проанализировал значение для эволюции другого фактора — наследст­венности, которая вырабатывается исторически и несет на себе отпечаток влияния среды в предыдущих поколениях. В трудах Рулье есть указания на то, что организмы, которые не способны изменяться, приспосабливаться, гибнут.

Основные положения учения Рулье об эволюции:

Постепенность образования всего существующего; последующее является развитием предыдущего с добавлением нового,

Усложнение организации в процессе эволюции.

Многообразие видов растений и животных нарастает

Реферат: Тепловой расчет блока электростанции

Министерство образования

Российской Федерации

Ивановский государственный энергетический университет

Кафедра тепловых электрических станций

РАСЧЕТ ТЕПЛОВОЙ СХЕМЫ

ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО БЛОКА КОНДЕНСАЦИОННОЙ

ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ

Методические указания к выполнению курсовой работы по курсу “Общая энергетика” для студентов дневного и заочного обучения электроэнергетического факультета

Иваново 2001

Составители: А.В.МОШКАРИН

Е.В. БАРОЧКИН

М.Ю. ЗОРИН

Редактор: Г.Г.ОРЛОВ

Настоящие методические указания служат для закрепления знаний студентами по курсу “Общая энергетика” и связаны с выполнением курсовой работы, заключающейся в расчете тепловой схемы энергетического блока конденсационной электростанции (КЭС).
Методические указания предназначены для студентов электроэнергетического факультета дневной и заочной форм обучения.

Методические указания утверждены цикловой методической комиссией ТЭФ.

Рецензент.

Кафедра “Атомных электрические станции” Ивановского государственного энергетического университета .

Рекомендации по выполнению курсовой работы и исходные данные для выбора и расчета тепловой схемы конденсационного блока

Студент выполняет курсовую работу для своих исходных данных. Они устанавливаются по данным табл. П I.I и П I.2 соответственно по последней и предпоследней цифрам шифра (личного номера) студента-заочника (см. приложение I). Работы, выполненные не по своему варианту, не рассматриваются.
При выполнении курсовой работы необходимо соблюдать следующие условия:
— расчеты сопровождать кратким пояснительным текстом, в котором указывать, какая величина взята из исходных данных, справочника, норм;
— вычисления проводить в единицах системы СИ, используя соответствующие таблицы и h-s – диаграмму.
Принципы выбора элементов системы регенерации, расчета регенеративных подогревателей в тепловой схеме, а также определения энергетических показателей турбоустановки и блока в целом изложены в [ I ]. Там же изложены и некоторые справочные данные. Поэтому перед началом выполнения расчетов студенту будет полезно ознакомиться с указанной литературой .
Выполненная курсовая работа высылается в деканат в сроки обусловленные учебным планом. Оформление в рукописи на листках размером 210х300 мм (по
ГОСТ).
Задание, на основании данных таблиц П 1.1 и П 1.2 (приложение 1), приводится перед расчетом тепловой схемы турбоустановки.
После выполнения расчетов составляется краткое описание турбоустановки и дается реферат.
Примеры выполнения титульного листа, реферата и описания турбоустановки даны в приложении 2 (на трех листах) методических указаний.

Расчет тепловой схемы и определение энергетических показателей теплоэнергетической установки с конденсационной турбиной

Задание

Составить и рассчитать тепловую схему турбоустановки, выбрать паровой котел и вспомогательное оборудование при следующих исходных данных:
1. Номинальная мощность турбогенератора N = 70 МВт.
1. Начальные параметры и конечное давление в цикле: р0 = 60 бар, t0 = 450(С, рк = 0.05 бар.
1. Основные характеристики условного процесса турбины в hs — диаграмме: а) потеря давления в органах регулирования турбины: (рр1 = 4%, следова- тельно р’0 = (1-(рр1 ) р0 = (1-0,04 ) р0 = 0,96р0, б) внутренний относительный КПД турбины (оi = 0,85.
1. В системе регенерации пять регенеративных подогревателей (m = 5); из них четыре поверхностного типа и один смешивающего — деаэратор. Давление в деаэраторе выбрать стандартным равным 6 бар.
1. Утечки цикла Dут = 1,5% от расхода пара на турбину ; подогрев воды в эжекторном и сальниковым подогревателях (tэп = 4 (С и (tсп = 4 (С.
1. Потери давления в паропроводах от камер отборов до поверхностных подогревателей принять (р5= 4%, (р4=5%, (р2= 7%, (р1= 8%.
2. Поверхностные подогреватели без охладителей пара и охладителей конденсата; слив конденсата каскадный; недогрев воды в подогревателях
( tнед = 4 (C.
1. При расчете энергетических показателей блока принять:
— КПД котла (К = 91 %,
— удельный расход электроэнергии на собственные нужды – рсн = 8 %.

Схема показана на рис.1.

По ходу воды в ней предусмотрены: эжекторный подогреватель — ЭП; регенеративный поверхностный подогреватель — П-1; сальниковый подогреватель — СП; регенеративный поверхностный подогреватель — П-2; смешивающий регенеративный подогреватель (деаэратор) — П-3; регенеративный поверхностный подогреватель — П-4; регенеративный поверхностный подогреватель — П-5.
Восполнение утечек цикла осуществляется химически очищенной водой в конденсатор турбины. Вода на очистку забирается из обратного циркуляционного водовода. Для создания оптимальных условий коагуляции она подогревается до 40 (С отборным паром турбины .

2. Распределение подогревов питательной воды по регенеративным подогревателям

2.1 Давление пара в регенеративных отборах
При начальных параметрах р0= 60 бар, t0 = 450 (С по таблице III [ 2 ] определяем энтальпию пара: h0 = 3302,6 кДж / кг, а по табл. II температуру насыщения пара при начальном давлении р0=60 бар : t0н= 274,1 (С (t0н (
274(С ) и при конечном давлении рк = 0,05 бар, tк = 32,8 (С (tк ( 33 (С).
Один из способов распределения величины подогрева воды между регенеративными подогревателями основан на равенстве подогрева ее в подогревателях от температуры в конденсаторе (в данном примере 33 (С) до температуры насыщения в цикле (при р0=60 бар температура насыщения tн =
=274,1 (С). При этом одним из подогревателей считается водяной экономайзер парового котла. Кроме регенеративных подогревателей в тепловых схемах ТЭС предусматриваются эжекторные и сальниковые подогреватели. При равномерном распределении подогрева воды по регенеративным подогревателям и при (tэп =
3 (С и (tсп = 5 (С величина подогрева питательной воды в каждом подогревателе определяется из следующей зависимости: [pic].
В этом случае температура питательной воды за каждым подогревателем: за ЭП tэп = tк + (tэп = 32,8 + 4 = 36,8 (С; за П-I t1 = tэп + (tпод = 36,8 + 38,88 = 75,68 (С; за СП tсп = t1 + (tсп = 75,68 + 4 = 79,68 (С; за П-2 t2 = tсп + (tпод = 79,68 + 38,88 = 118,56 (С; за П-3 t3 = t2 + (tпод =118,56 + 38,88 = 157,44 (С; за П-4 t4 = t3 + (tпод =157,44 + 38,88 = 196,32 (С; за П-5 t5 = t4 + (tпод = 196,32+ 38,88 = 235,2 (С.
Примечание. Правильность определения температур за подогревателями рекомендуется проверить. Должно иметь место равенство t5 + ( tпод ( t0н.

В данном случае t5 + ( tпод = 235,2 + 38,88 = 274,08 ( 274,1 (С.

2.2. Выбираем место установки деаэратора и давление в нем.

При заданном числе регенеративных подогревателе m = 5 в качестве деаэратора должен быть назначен подогреватель П-3. При t3 = 157,44(С давление в нем составит: рд = рнас ( 5,74 бар.
Выбираем стандартный деаэратор на давление рд = 6 бар (Д — 6). По таблице
II [2] для него определяем температуру и энтальпия воды : температура воды tд = 158,84 (С; энтальпия воды сtд = 670,4 (С.
Примечание. При выборе места установки деаэратора и давления пара в нем следует руководствоваться правилом: число регенеративных подогревателей высокого давления (ПВД) не должно быть больше числа подогревателей низкого давления (ПНД), поскольку ПВД, трубная система которых находиться под давлением питательных насосов, значительно дороже, чем ПНД. Поэтому, например, при m = 6 следует принимать три ПНД и два ПВД, а при m = 7 — три
ПНД и три ПВД.

2.3. Устанавливаем давление в отборах на регенеративные подогреватели.

а) Поверхностные подогреватели.
Давление пара поступающего в подогреватели этого типа определяется из условия нагрева питательной воды до определенных ранее температур при заданном недогреве воды

( tнед = 4 (C.
Величина недогрева воды показывает значение необходимого температурного напора для передачи теплоты от конденсирующегося в подогревателе пара к нагреваемой воде.
Для подогревателя П-5 определяем температуру насыщения пара, поступающего в подогреватель: tн5 = t5 + ( tнед = 235,2 + 4 = 239,2 (C.
Тогда давление пара, поступающего в подогреватель, определенное по таблице I [2] при температуре 239,2 оС будет: р5 = 32,92 бар, и аналогично для остальных регенеративных подогревателей поверхностного типа : для П-4 tн4 = t4 + ( tнед = 196,32 + 4 = 200,32 (C, р4 = 15,58 бар; для П-2 tн2 = t2 + ( tнед = 118,56 + 4 = 122,56 (C, р2 = 2,12 бар; для П-1 tн1 = t1 + ( tнед = 75,68 + 4 = 79,68 (C, р1 = 0,47 бар.

Давление в камерах отбросов турбины должно быть выше, чем давление пара перед подогревателями; учитывается потеря в паропроводах (на трение и местные сопротивления). При заданных потерях, которые приведены в задании
(см. табл. П 1.2) (р5 = 4%, (р4 = 5%, (р2 = 7%, (р1 = 8% имеем :

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

б) Деаэратор.

Давление в камере отбора на деаэратор Д-6 принимается р3ко = рдко = 9 бар
(для всех вариантов) из условия его работы с неизменным давлением 6 бар без перехода на отбор вышестоящего подогревателя до нагрузки (70 % от номинальной.
Известно, что с достаточной точностью можно считать, что при недогрузках давления в камерах нерегулируемых отборов изменяются пропорционально расходам пара через соответствующие ступени и, следовательно, пропорционально нагрузкам на турбину, т.е.

[pic].
Поэтому с учетом потери давления в паропроводе от камеры отборов до деаэратора (р3 = 5 % в данном случае имеем :

[pic]

3. Построение условного процесса расширения пара в турбине hs — диаграмме

Схема условного процесса расширения пара в турбине для настоящего случае дана на рис.2а Теоретический процесс расширения –( а-в ) и действительный –
(а — а*- с*) .
При принятых начальных параметрах р0 = 60 бар и t0 = 450(С по таблице III
[ Л.2 ] имеем энтальпию и энтропию в начале процесса расширения:

h0 = 3302,6 кДж / кг, S0 = 6,7214 кДж / ( кг * К ).

При давлении в конце теоретического (адиабатного) расширения рК = 0,05 бар точка ”в” находится в области влажного насыщенного пара. В этом случае энтальпия пара в этой точке hka может быть определена аналитически из известного соотношения: hка = сtк + xка * rк [ кДж / кг ], где хка = [pic] где: сtк – энтальпия воды на линии насыщения при конечном давлении адиабатного процесса расширения пара, т.е. при 0,05 бар, хка –степень сухости пара, rк – скрытая теплота парообразования.
При адиабатном процессе Sка = S0 = 6,7214 кДж / (кг * К).
По таблице II 1.1[ П.2 ] при рк = 0,05 бар :

S’ = 0,4749 кДж / (кг * К), S“ — S ’ = 7,8698 кДж / (кг * К), ctk = 137,430 кДж / кг, rк = 2423,8 кДж / кг.

Тогда xка = [pic] = [pic]= 0,79 , hка = сtк + xка * rк = 137,430 + 0,79 * 2423,8 = 2052,232 кДж / кг.
При принятой потере давления в органах регулирования, которая приведена в задании (см. табл. П 1.2) (рр1 = 4% имеем давление перед соплами первой ступени турбины : р’0 = (1-(р1 ) р0 = (1-0,04 ) р0 = 0,96 * р0 = 0,96 * 60 = 57,6 бар.
По линии дросселирования ( h — пост.) до давления р’0 = 57,6 бар получаем точку “а* ”.
При заданном внутреннем относительном КПД турбины ( без учета потерь с выходной скоростью последней ступени ) имеем энтальпию в точке “с* ”: hк* = h0 — (оi (h0 — hка ) = 3302,6 — 0,85 (3302,6 — 2052,2) =

= 3302,6 – 1062,84 = 2239,8 кДж / кг.
Для нахождения точки с* необходимо найти на h-s – диаграмме пересечение изоэнтальпы hк* с изобарой рк (т.е. в данном варианте пересечение изоэнтальпы hк* = 2239,8 кДж / кг с изобарой рк = 0,05 бар ), тогда используемый теплоперепад в турбине:

Hi = h0 – h*к = 3302,6 – 2239,8 = 1062,8 кДж / кг.
На линии действительного процесса расширения пара в турбине “ а*- с* ” находятся изобары р5к.о.=34,29 бар, р4к.о.=16,4 бар, р3к.о.=9 бар, р2к.о.=2,28 бар, р1к.о.=0,51 бар. Схема процесса с изобарами в камерах отборов дана на рис. 2.б.
Полученные значения энтальпий h0 , hка , hк*и hк наносятся на hs — диаграмму из [Л.2] или [Л.3]; и получаются теоретический (а — в) и действительный (а – а* -c*) процессы. Далее наносятся изобары р5к.о., р4к.о., р3к.о., р2к.о., р1к.о. В точках пересечения этих изобар с действительным процессом расширения пара необходимо найти соответствующие энтальпии и температуры пара на выходе из камер отборов турбины. Таким образом, по hs — диаграмме последовательно находятся значения энтальпий и температур пара (а также степень сухости пара (х) для подогревателей П-2 и
П-1 ): h5 = 3192 кДж / кг, t5к.о =388 (С; h4 = 3040 кДж / кг, t4к.о = 305 (С; h3 (hд ) = 2932 кДж / кг, t3к.о = 245 (С; h2 = 2692 кДж /кг; х2к.о =0.995; h1. =2508 кДж / кг, х1к.о = 0.94.
Условный процесс расширения пара в турбине в hs-диаграмме с нанесением параметров в соответствующих точках дается на рис.3. На диаграмме показаны также и давления пара на входе в регенеративные подогреватели: р5, р4, р3(рд), р2, р1 .
Параметры пара в камерах отборов на регенерацию и давления перед подогревателями приведены в таблице 1.

Таблица 1.

Параметры пара в камерах отборов турбины К-80-75 на регенерацию и давления перед подогревателями.

|Отбор|Давлени|Температ|Энтальпи|Потеря |Давление |
|на |е в |ура пара|я пара в|дав-лен|пара перед|
|подог|камере |в камере|камере |ия в |подогреват|
|реват|от-бора|отбора, |отбора, |па-ропр|елем, |
|ель |, рк.о,|tк.о (С,| |оводе, |рв., бар |
| |бар |или (х |h, |(р, % | |
| | |к.о) |кДж/кг | | |
|П-5 |34.29 |388 |3192 |4 |32.92 |
|П-4 |16.4 |305 |3040 |5 |15.58 |
|П-3 |9.0 |245 |2932 |5 |6.0 |
|(D-6)| | | | | |
|П-2 |2.28 |(x=0.995|2692 |7 |2.12 |
| | |) | | | |
|П-1 |0.51 |(x=0.94)|2508 |8 |0.47 |

4. Параметры пара, питательной воды и конденсата

(дренажей) в системе регенерации

При деаэраторе Д-6 (рд=6 бар), установке его на отметке 25 м, суммарном гидравлическом сопротивлении трубной системы трубопроводов и арматуры каждого ПНД по водяной стороне (рПНД =1 бар, сопротивлении эжекторного и сальникового подогревателей (рЭП =(рСП =0,5 бар и рк = 0,04 бар имеем давление на нагнетании конденсатных насосов: ркн = рд + Hдеа / 10,197 + 2* (рПНД + 2*((рЭП ( (рСП ) – рк = 6,0 +
Hдеа / 10,197 [pic]+ 2 * 1 + 2 * 0,5 — 0,04 = 11,41бар ( 12 бар (для всех вариантов). где 10,197метра – высота столба воды эквивалентная давлению в 1 бар, а
Hдеа= 25метров — высота, на которой, как правило, устанавливаются деаэраторы. Соответствующие давления питательной воды по тракту ПНД проставляются в расчетной тепловой схеме (рис.1).

Давление на нагнетании питательного насоса принимаем, бар, рпн =1,3 р0 = 1,3 * 60 = 78 бар ( 80 бар.
При других значениях р0 величина рпн округляется до значения кратного 5 бар, например при р0 =70 бар полученное значение рпн = 1,3 * 70 = 91 бар округляется до 90 бар.
Давление питательной воды за ПВД определяется исходя из гидравлического сопротивления каждого подогревателя с относящимися к нему трубопроводами и арматурой : (рПВД = 5 бар. В данном варианте: рв4= рпн – (рПВД =80 – 5 = 75 бар; рв5= рв4 – (рПВД = 75 – 5 = 70 бар.
Температура питательной воды за поверхностными подогревателями определена ранее при расчете распределения подогрева питательной воды по регенеративным подогревателям (стр 6) и в рассчитываемом варианте составляет: tЭП = 36.8(С ; t1 = 75,68(С ; tСП = 79,68(С ; t2 = 118,56(С ; t4 = 196,32(С ; t5 = 235,2(С ;
Температура питательной воды за деаэратором (П-3) соответствует температуре насыщения при давлении в деаэраторе рд. Для рассчитываемого варианта рд = 6 бар. Этому давлению соответствует температура насыщения tн=
=158,8 (С (таблица II [Л.2] ).
Энтальпия питательной воды за подогревателями устанавливается по значению температур и давлений по таблице III [Л.2]:
Для подогревателя П-5 при рв5=70бар, t5 =235,2(C энтальпия питательной воды будет: ct5=1013,8 КДж/кг, для П-4 при рв4=75 бар, t4 =196.32 (C: ct4 =
839,4 КДж/кг, для П-2 при рв2=9 бар, t2 =118,56(C: ct2=489,2 КДж/кг, для П-
1 при рв1=10,5 бар, t1 =75,68 (C: ct1=318 КДж/кг .
Температура и энтальпия питательной воды за деаэратором определяется давлением в деаэраторе, они приведены выше.
Температуры конденсата, выходящего из поверхностных регенеративных подогревателей, соответствуют давлению пара в подогревателе; они устанавливаются по данным таблицы II [Л.2]. Отметим, что эти температуры были уже определены на стр.7 в разделе 2.3, например для подогревателя П5 при давлении р5 = 42,2 бар температура конденсата (которая равна температуре насыщения) имеет значение tн5 = 253,5(С, для П4 при р4 = 19,5 бар значение tн4 = 211,2(С и т.д.
Энтальпии конденсата определяются по тем же давлениям пара в подогревателе, по табл.II [ Л.2 ] и значение сtн равно табличному значению энтальпии воды на линии насыщения h’, таким образом при р5 = 32,92 бар сtн5
= h’= 1033,8 КДж/кг, при р4 =15,58 бар сtн4 = h’ = 852,4 КДж/кг, при р2 =
2,12 бар сtн2= h’ =512,1 КДж/кг, при р1= 0,47бар сtн1 =h’ =331,6 КДж/кг
Значения параметров пара, питательной воды и конденсата сводятся в таблицу
2.
Внимание. В настоящем примере расчета повышение энтальпии пара и температуры питательной воды в питательном и конденсатном насосах (t’пн ,
(t’кн вследствие перехода объемных и гидравлических потерь в теплоту перекачиваемой жидкости учитывается для всех вариантов одинаковыми значениями (t’пн = 5,5 КДж/кг , (t’кн = 1,2 КДж/кг. Значения этих величин приведены также в таблице 2 на странице 13.

5. Баланс пара, питательной и добавочной воды.

При принятом методе расчета тепловой схемы, в котором все расходы пара и воды в ее элементах выражаются через расход потерь пара на турбину
“D”, а утечки цикла сосредоточены в месте наивысшего температурного уровня рабочего тепла, имеем :
— необходимую производительность котельного агрегата блока,

Dка =D + Dут;
— количество питательной воды, подаваемой в котел питательного насоса,

Dпв = Dка;
Подставляя обусловленные значения величин, имеем :

Dка = D + 0,015 D = 1,015 D;

Dпв = 1,015 D.

6. Расчеты по системе регенерации и подсчет расходапара на турбину.

6.1. Расчет ПВД.

Расчетная схема ПВД с необходимыми расчетными данными (энтальпиями пара, питательной воды и дренажа ) из таблицы 2 дается на рис.4.
Уравнения теплового баланса подогревателей :

D5 ( h5 – сtн5 ) = K5 D пв ( сt5 — сt4 );

D4 ( h4 – сtн4 ) + D5 ( сtн5 – сtн4 ) = K4 D пв (сt4 — сtпн); где коэффициенты рассеяния тепла принимаем (для всех вариантов):

K5 = 1,009; K4 = 1,008;
Подставляя в уравнение известные величины имеем :

D5 ( 3192 – 1034,1 ) = 1,009 * 1,015 D (1013,8 — 839,4);

D5 = 0,0827699 D.
D4 (3040 – 853,2) + 0,0827699 D * (1034,1 – 853,2) = 1,008 * 1,015 D *
(839,43 — 675,9);

2186,8 * D4 +14,793075 D = 167,310814 D;

D4 = [pic] ;

D4 = 0,0696624 D.
Таким образом имеем, слив конденсата из ПВД в деаэратор:

D4 + D5 = 0,1524323D.

В случае, если в системе регенерации три ПВД (например при m = 7), должно быть составлено уравнение теплового баланса третьего подогревателя:

D3 (h3 – сtн3) + (D4 + D5 ) ( сtн4 – сtн3 ) = K3 Dпв (сt3 — сtпн).

6.2. Расчет деаэратора.
Расчетная схема с необходимыми расчетными данными дана на рис.5.
Уравнение теплового баланса запишем в следующем виде, исходя из условия, что пар «выпара» деаэратора не учитывается в тепловом балансе, т.к. его величина невелика:
Dд ( h3 — сtд ) + ( D4 + D5 ) ( сtH4 — сtд ) = K3 [D’пв ( сtд — сt2 ) ].
Количество питательной воды, идущей из ПНД, (D’пв) определяется из материального баланса деаэратора :
D’пв = Dпв — (D5 + D4 + Dд ) = 1,015D — 0,1524323D — Dд = 0,8625677D — Dд
Тогда при Кд = 1,007 (для всех вариатов):

Dд (2932-670,4)+0,1524323D (853,2 — 670,4)=1,007[(0,8625677D-Dд)

(670,4–489,2 )]

2261,6 Dд + 27,864624 D =157,391348D – 182,4684 Dд ;

2444,0684 Dд = 129,526724 D;

Dд = 0,0529964D.
В этом случае:

D’пв = 0,8625677D — 0,0529964D= 0,8095713 D

Таблица 2

Параметры питательной воды и конденсата в системе регенерации турбины К
– 80 – 75

| |Пар в |Потер|Пар у |Питательная |Повышен|Слив |
|Подогр|камере |я |регенеративного|вода за |ие |конденсата |
|евател|отбора |Давле|подогревателя |подогревателям|энтальп|из |
|и | |ния | |и |ии |подогревател|
| | |впаро| | |воды в |ей |
| | |-пров| | |подо-гр| |
| | |оде | | |евателе| |
| | |(р1,%| | |(сt,кДж| |
| | | | | |/кг | |
| | |Давление|Температура|Потеря |Внутр. |В |В |
| | | | |давления в |относ. |эжекторн|сальни-к|
| | |рo, |tо , |органах |К.П.Д. |ом |овом |
| | |бар |(C |регулириров|(оi ,% |(tэп (С |(tэп (С |
| | | | |ания | | | |
| | | | |(р1, % | | | |
|0 |70 |60 |450 |4 |85,0 |4 |4 |
|1 |75 |65 |455 |5 |86,0 |5 |4 |
|2 |80 |70 |450 |6 |86,5 |6 |3 |
|3 |65 |80 |480 |6 |87,0 |5 |3 |
|4 |75 |90 |460 |5 |89,0 |6 |4 |
|5 |70 |80 |450 |4 |90,0 |5 |4 |
|6 |70 |70 |425 |4 |86,0 |6 |4 |
|7 |80 |80 |430 |5 |87,0 |5 |3 |

Таблица П 1.2

|пос|Конечное |Утечка |Число |Недогрев|Потеря давл. |КПД |Расход |
|лед|давление |в схеме|регенер|в |в |котла |электро|
|няя|рк, бар |в % от |ативных|поверхно|паропроводах |(к, |енергии|
|циф| |расх. |подогре|стных. |к |% |на |
|ра | |пара на|вателей|реген. |поверхностным | |собстве|
|шиф| |турбину | |подог. |подогревателям| |нные |
|ра | |Dут | |(до tн) |(Р,% | |нужды |
| | | | |(tнед, |(P5, (P4, (P2,| |Рсн, %|
| | | | |(С |(P1. | | |
| | | | | | | | |
| 0 |0,06 |1,5 |5 |6 |4,5,7,8 |88 |6 |
| 1 |0,05 |2,0 |6 |5 |4,5,7,8,9 |89 |7 |
| 2 |0,04 |2,5 |6 |4 |4,5,6,7,8 |90 |8 |
| 3 |0,03 |2,0 |5 |4 |4,5,6,7 |88 |8 |
| 4 |0,03 |2,5 |6 |5 |4,5,7,8,9 |89 |7 |
| 5 |0,04 |2,0 |5 |6 |4,5,6,7 |90 |6 |
| 6 |0,05 |1,5 |5 |4 |4,5,7,8, |91 |8 |
| 7 |0,06 |2,0 |5 |5 |4,5,7,8, |89 |7 |

Приложение 2

Лист . I

Министерство высшего и профессионального образования

Российской Федерации

Ивановский государственный энергетический университет

Кафедра ТЭС

КУРСОВАЯ РАБОТА

по курсу “ Общая энергетика ”

СЧЕТ ТЕПРАЛОВОЙ СХЕМЫ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО

БЛОКА С КОНДЕНСАЦИОННОЙ ТУРБИНОЙ

К-80-75

Выполнил студент гр.

Руководитель

Иваново — 200 г.

Р Е Ф Е Р А Т

Выполнен расчет тепловой схемы энергетического блока с турбиной
К-80-75. Система регенерации включает в себя два ПНД, деаэратор и два ПВД.
В результате расчета тепловой схемы получены следующие энергетические показатели :
1.Удельный расход тепла на производство электроэнергии
9932,357 кДж/КВт
2. Абсолютный электрический КПД турбоустановки: 36,25%
3.Удельный расход тепла на выработку электроэнергии
( без учета расхода на собственные нужды ), –9839.02 кДж/КВт*ч
4.КПД блока по выработке электроэнергии без учета расхода на собственные нужды (брутто): ( брбл = ( 32,27% )
5.КПД турбоустановки по выработке электроэнергии (wэ = 36,59 %
6.КПД блока “нетто” (бл = 30,0 %
7.Удельный расход условного топлива вунг = 410,0

Лист 3

Описание турбоустановки. Основное и вспомогательное оборудование блока.

Энергетический блок мощностью 80 МВт включает турбогенератор в составе паровой турбины на параметры р0 = 75 бар, t0 = 435 (C с n = 3000 об/мин и электрического генератора переменного трехфазного тока с водородным охлаждением и котельный агрегат номинальной производительностью D = 380 т / ч и параметрами рк = 85 бар, tпе = 440 (C с естественной циркуляцией.

Питательный насос блока имеет номинальные характеристики : производительность Qн = 430 м3 / ч ; напор на нагнетание рн = 100 бар.
Турбина имеет пять нерегулируемых отборов на регенерацию с давлением в камере отбора : 0,5; 2,6; 9,0; 20,5; 44 бар. Система регенерации включает два подогревателя низкого давления ( 2 х ПНД ) поверхностного типа, один подогреватель смешивающего типа (Д — 6) и два подогревателя высокого давления (2 х ПВД ) поверхностного типа. Слив конденсата греющего пара каскадный, из ПВД в деаэратор, из ПНД — в конденсатор.
Для использования тепла отработанного пара основных эжекторов конденсационной установки в схеме предусмотрен эжекторный подогреватель
(ЭП) . Для использования тепла пара, прошедшего через концевые лабиринтные уплотнения, предусмотрен так называемый “сальниковый подогреватель” (СП).
Утечки цикла и потеря с продувкой котлоагрегата восполняются химически очищенной водой; подача ее производится в конденсатор турбины. Тепло продувочной воды котлоагрегата не используется.

СОДЕРЖАНИЕ

стр
Рекомендации по выполнению курсовой работы и исходные данные для выбора и расчета тепловой схемы конденсационного блок 3
Пример расчета тепловой схемы и определения энергетических показателей теплоэнергетической установки с конденсационной турбиной
4
1. Составление тепловой схемы 5
2. Распределение подогревов питательной воды по регенеративным подогревателям 6

2.1 Давление пара в регенеративных отборах 6

2.2 Выбор места установки деаэратора и давления в нем………………… 7

2.3 Давление пара на регенеративные подогреватели……………………….7
3. Построение условного процесса расширения пара в турбине в h-s — диаграмме 9
4. Параметры пара, питательной воды и конденсата (дренажей) в системе регенерации 11
5. Баланс пара, питательной и добавочной воды 13
6. Расчеты по системе регенерации и подсчет расхода пара на турбину 14

6.1. Расчет ПВД 14

6.2. Расчет деаэратора 15

6.3 Расчет ПНД 17

6.4. Суммарные расходы пара в отборы турбины и расход пара в конденсатор 18

6.5. Определение расхода пара на турбину 18
7. Энергетические показатели турбоустановки и блока котел – турбина 22

7.1 Показатели турбоустановки 22

7.2 Показатели работы блока котел – турбина 23
Список литературы. 24
Приложения 25
Приложение 1 26
Приложение 2 28

———————— h?

Д-6

H0=1272.1 кДж/кг

Hi=1011.1 кДж/кг

Hi=1011.1 кДж/кг

[pic]/кг

Ha=1272.1 кДж/кг

t?=435єС

Питательная вода в котлоагрегат: сt5=1078,8 кДж/кг, Dпв

р0=75 бар

t?=435єC

р0.=57.6 бар

ПК

Р5=43,8
Р4=20,4
Р3=3,0
Р2=2,5
Р1=0,45

h?=3242.4kДж/кг

рk=0.04

hk*=2199.3

1.Составление тепловой схемы

рk,tпс,hпс

T

Г

П-5

Dпр

рпн=100 бар

П-4

рв4=95 бар

Рис.1.Расчетная тепловая схема теплоэнергетической установки с турбиной К-

80-75

t0,р0,h0

Dпв, tпв

рв5=90 бар

D5. ((р5=4%)

((р4=5%)

выпар (Dвып)

рд=6.0 бар

П-3

рв2 =9.0 бар

П-2 D2 ((р2=7%)

рсп =10 бар

СП

рв1 =10,5 бар

П-1

D1, ((р1=8 %)

Dk

Рис. 2а. Схема условного процесса расширения пара в турбине в h-s
–диаграмме

Рис. 2б. Схема условного процесса с изобарами в камерах отборов турбины на регенерацию.

а

а*

Х=1

Х=1

а*

а

р5=43,8 бар

h5=3138 kДж/кг

П-5

р4=20,4 бар h4=3000

р3=9,0 бар h3=hg=2864

р2=2,6 h2=2682

р1=0,5 бар h1=2471

рk=0.04

h’k=2199,3

П-4

П-1

П-2

П-3
(D-6)

в

в

с*

с*

hkа=1970,3 kДж/кг
Sка=S0=6,5420 kДж/кг

hка

р0=75 бар

h0=324,4

р’0=72 бар

t0=435єC

43.3

42,2

371єC

h5=3138 кДж/кг

П-5

20,4

19,4

292єC

9,0 212єC 6,0

h4=3000 кДж/кг

2,6 2,4

h3=2864 кДж/кг

h2=2682 кДж/кг

П-1

П-2

0,5

x2=0,984
0,46

x1=0,925

h1=2471 кДж/кг рk=0,04 бар h*k=2199,3

П-4

П-3
(Д-6)

x=0.854

hka=1970,3 xka=0,76

Рис. 3. Процесс расширения пара в турбине К-80-75

р0=60 бар

D5: h=3192 кДж/кг

Пар из отбора турбины

П-5

П-4

сt4=839,4 кДж/кг

сtн5=1034,1 кДж/кг

D5

D4: h=3040 кДж/кг
Пар отбора турбины

D4+D5

сtн4=853,2кДж/кг

Конденсат в деаэратор

сtпн=675,9 кДж/кг

Питательный насос

Питательная вода из деаэратора

Рис. 4. Расчетная схема ПВД

Dпв

сtпн=675,9 кДж/кг

Питательный насос

Расход конденсата из П-4
D5+D4

сtд=670,4 кДж.кг

Dпв=D’пв+D5+D4+Dд

Д-6

D3=Dд: h=2932 кДж/кг
Пар из отбора турбины

ct2=489,2 кДж/кг

D’пв

Рис. 5. Расчетная схема деаэратора

сt2=511,0 кДж/кг
Dпв

П-2

СП

D2: h2=2682 кДж/кг
Пар из отбора турбины

сtн2=529,6 кДж/кг

D2

сtс п =332,8 кДж/кг

сt1=312,0 кДж/кг

П-1

ЭП

КН

D1: h1=2471 кДж/кг
Пар из отбора турбины

сtэп=135,0 кДж/кг

сtкн=122,6 кДж/кг

В конденсатор турбины

Рис. 6. Расчетная схема ПНД

D4

Диплом: Этологические экскурсии

Этологические экскурсии

В.Р. Дольник

Еще древние философы поняли, что по частице мира можно сделать некоторые верные заключения о его недоступной части. Глубокий ум, помещенный в камеру с зеркалом, изучая только себя, способен догадаться о многом. Но неизмеримо проще выйти и посмотреть мир. Слабое место многих наук о человеке — их замкнутость на один объект, один зоологический вид, в то время как в природе обитает не один миллион видов животных, и все они разные. Одни из них (например, человекообразные обезьяны) похожи на нас в силу близкого генетического родства: 95% текста ДНК у человека и шимпанзе совпадают! Пятипроцентное расхождение — результат независимой эволюции в течение 10 млн. лет. Другие — в силу параллельного с нами развития исходно одних и тех же генетических программ, а третьи — конвергентно, т.е. в сходных условиях и для сходных целей у них и у нас выработались очень похожие приспособления, но их генетическая основа разная. Сверчок, привлекая самку, «пиликает на скрипке», образованной ногой и крыльями, дятел — барабанит клювом по дереву, а мы (как и все приматы) — голосом, с помощью легких, гортани и губ.

Этология — наука об инстинктивном (врожденном, имеющем в основе генетические программы) поведении животных. Этологи научились распознавать эти программы и прослеживать их преобразования в эволюции. Этологи узнают общую генетическую основу внешне не очень сходных форм поведения животных, подобно тому как сравнительные анатомы находят общее между передней конечностью любого позвоночного животного — плавником рыбы, крылом птицы, рукой человека.

Этологи знают, что для достижения одной и той же цели у животного имеется не одна программа, а целый набор разных вариантов, многие из которых возникли в разное время. Программы поведения создаются естественным отбором так же медленно и постепенно, как генетические программы морфологических признаков, и отмирают столь же медленно. Об этом забывают даже некоторые биологи: нам почему-то кажется, что поведение — это нечто эфемерное. Ставшие ненужными программы могут не исчезать, а храниться в качестве рудиментов и атавизмов, но при случае дают о себе знать. Каждый из нас может вызвать с задворок генетической памяти программу шевеления ушами (она не нужна миллионы лет), только одному для этого придется основательно потрудиться, а у другого уши зашевелятся по первому требованию.

Программы поведения срабатывают в ответ на особый сигнальный стимул, признаки которого заложены в программу. Задача распознания в окружающем мире врожденного сигнального стимула для мозга сложна, поэтому инстинктивные программы часто ошибаются, запускаются по сигналам, случайно несущим признаки стимула. Набор программ действий и образов врожденных стимулов образуют систему передаваемых по наследству знаний об окружающем мире и правил поведения в нем. Животное родится на свет не «tabula rasa», и человек в этом не исключение. Без программ мозг не способен работать. Если нет соответствующей программы — нет и сколько-нибудь сложного и эффективного поведения.

Сила этологов — в знании поведения огромного числа разных видов животных. Человек для этологов — один из видов: многие особенности его поведения, кажущиеся другим уникальными или загадочными, не выглядят такими, если знаешь целый букет сходных и родственных образцов поведения других видов. Причем оказывается, что врожденную мотивацию своего поведения человек, как правило, не чувствует (ему кажется, что он сам так решил, так хочет, так надо), а объясняет обычно путанно и неверно. Со своими объектами этолог не может поговорить об их поведении, поэтому все методы этологии ориентированы на внешние проявления поведения. Приложения этого метода к человеку (меня не интересует, что ты думаешь, меня интересует только, что ты сделал и в ответ на какой стимул) по-своему плодотворно, особенно тем, что удачно дополняет достижения гуманитариев, анализирующих в первую очередь мысли и чувства. В нашей стране с этологией боролись, как могли. Один из результатов — не только полная неосведомленность, но и воинствующее неприятие самого этологического подхода к поведению человека. Эта реакция выработана и у людей, в остальных отношениях непредвзятых, любознательных и доброжелательных.

Взявшись кратко рассказать о том, что же могут поведать этологи о врожденных программах, мотивирующих социальное поведение людей, я прекрасно сознаю эту трудность и призываю читателя-соотечественника попытаться преодолеть в себе навязанное ему в течение всей жизни мнение о недопустимости сравнивать его поведение с поведением жука, рыбы, птицы да и обезьяны. Первая часть этой публикации — вводная к двум следующим.

Агрессивность, доминирование и иерархия — начало всех начал

Ребенок проявляет первые признаки агрессивности задолго до того, как научится говорить. Дети (особенно мальчики) начинают устанавливать между собой иерархические отношения в первые годы жизни; позднее они начинают играть в иерархические игры, а в 7-15 лет образуют между собой жесткую пирамидальную структуру соподчинения. Если этим процессом не управлять, борьба за власть в группах подростков принимает жестокие формы, зачастую криминальные.

Склонность играть в эти игры, к сожалению, не проходит с возрастом. Более того, некоторые люди играют в них до старости, это становится смыслом их жизни. Причем играют всерьез и включают в игру и нас с вами, и общество, и государство, и весь мир.

Агрессивность

Среди многих нелепых запретов, существовавших в нашей стране, была запрещена и тема агрессивности. Человека — нацело, а животных — наполовину. Почему в стране, официальная идеология которой исповедовала классовую ненависть и беспощадную борьбу, та же идеология весьма неохотно позволяла научно-популярные статьи об агрессивности синиц или мышей — уму непостижимо.

В действительности же достижения этологии в понимании природы агрессивности как раз и нужно знать всем. И дело не только в том, что человек — весьма агрессивное существо, а в том, что агрессивность подчиняется своим законам, весьма своеобразным и a priori непредсказуемым. Не зная их, можно наломать много дров. Эти законы влияют не только на поведение каждого человека, включая политиков и военных, но и на поведение общества и государства. Когда государство попадает во власть инстинктов, созданных естественным отбором для стада наподобие павианьевого, и к тому же обзаводится атомным оружием, это очень опасно. А если таких государств окажется несколько, будущее мира может повиснуть на волоске.

Бытовое понятие и термин не совпадают. В быту под агрессией мы понимаем нападение, причем, как правило, неоправданное, несправедливое. В этологии термин «агрессивность» означает злость, злобу, ненависть, ярость. Он не окрашен никак — ни негативно, ни позитивно. Нейтрален.

Такое определение агрессии дал К. Лоренц в великой книге «Das Zogenannte Bose: zur Naturgeschichte der Aggression» (Wienn, 1963) — «Злоба: естественная история агрессивного поведения», — и его нужно принять не споря. Агрессия часто проявляется в нападении, но нападение без злобы этологи не называют агрессией. Непонимание (или нежелание понять) разницы между узким термином и бытовым значением слова очень помогало сторонникам «единственно верного учения» пугать людей этологией, объявляя ее людоедской наукой, воспевающей и оправдывающей жестокость и захватнические войны (чем этология, конечно, никогда не занималась).

Межвидовая агрессия, В природе одни виды неизбежно нападают на другие. Но не всякое нападение этолог назовет агрессией. Когда волк ловит зайца — это не агрессия, а охота. Точно так же, когда охотник стреляет уток или рыбак ловит рыбу,- это не агрессивное поведение. Ведь все они не испытывают к жертве ни неприязни, ни страха, ни гнева, ни ненависти. Агрессивное же поведение вызывается этими эмоциями. Вот когда собака выгоняет со двора незнакомого человека — это агрессия. И когда он в ответ бросает в нее камни — тоже агрессия, ибо оба они в этот момент ненавидят и боятся друг друга. Когда дрозд прогоняет от гнезда кота — это агрессия со стороны дрозда. И когда огромный самец лебедя шипением отгоняет от своего гнезда мелких водоплавающих птиц — тоже агрессия. Животное ведет себя по отношению к животному другого вида агрессивно потому, что оно его чем-то раздражает — либо угрожает ему самому (а также его территории, гнезду, детенышам), либо просто незнакомо, подозрительно выглядит.

Объект агрессии может быть крупнее субъекта, а может и меньше. У нас вспышку агрессивности может вызвать и загородившая дорогу корова, и вьющаяся вокруг головы муха. Польза межвидовой агрессии вроде бы ясна: дрозду выгоднее атаковать кошку, чем позволить ей съесть птенцов. Ясно и то, что такая агрессия сопровождается страхом: кошка далеко не беззащитна, и атака может кончиться для дрозда плачевно. Нападая на вьющееся вокруг головы насекомое, мы тоже побаиваемся — ведь среди них есть жалящие.

Внутривидовая агрессия. Казалось бы, без нее природа могла обойтись. Но это не так. Особи одного вида неизбежно вступают в конфликт. Можно не поделить пищу или удобное для отдыха место. Живущие каждый на своей территории виды должны изгонять конкурентов. Неизбежны конфликты из-за самки, дупла, норы и многих других причин.

Появление или приближение другой особи с неясными намерениями неизбежно вызывает настороженность (а это легкая форма страха). Если намерения не проясняются, зачастую ничего другого не остается, как либо убежать, либо напасть первым. То же происходит и с приближающимся животным. Вступая в конфликт, оба животных испытывают страх. И вместе с ним — приступ агрессивности.

Агрессия и страх — близнецы. Все мы с яростью и бесстрашием хлопаем укусившего нас комара, бесстрашно можем оттолкнуть от себя или прогнать прочь и животное покрупнее, но заведомо безобидное. Однако при встрече с животным незнакомым или способным как-то за себя постоять, не говоря уже о действительно опасном, наша агрессия сопровождается заметным для нас самих приступом страха. Вспомните, как нервозно люди отгоняют паука или ловят забежавшую в комнату мышь. Изгнание пчелы или осы сопровождается уже явным приступом страха. Конфликт с маленькой собачкой может довести до сердцебиения. Читатель, видимо, согласится с выводом этологов, что агрессия и страх взаимосвязаны. Агрессия всегда сопровождается приступом страха, а страх может перерастать в агрессию. Самые разнообразные опыты на животных показали, что это так. Если на группу животных нагонят страх, они становятся агрессивнее. То же происходит и с толпой людей или обществом в целом. Агрессивнотрусливое состояние — самое опасное.

Агрессивность возникает изнутри и накапливается. Раньше психологи думали, что агрессия вызывается внешними причинами, и если их убрать, она проявляться не будет. Этологи показали, что это не так. При отсутствии раздражителей агрессивность, потребность совершить агрессивный акт все время возрастает, как бы накапливается. А порог запуска агрессии понижается, и все более мелких поводов оказывается достаточно, чтобы она вырвалась наружу. В конце концов она вырывается без всякого повода.

Это выяснено в уйме интереснейших опытов. Один из них, доступный каждому аквариумисту, описал Лоренц. Возьмите пару семейных рыб — цихлид и поместите к ним в аквариум какой-нибудь источник конфликтов — третью цихлиду или другую задиристую рыбку. Пара цихлид будет с ними драться, а между собой поддерживать самые добрые отношения. Уберите теперь объект агрессии — и через некоторое время самец начнет нападать на самку. Теперь разделите аквариум стеклом пополам и в другую половину поместите другую пару цихлид. Пары будут враждовать между собой через стекло, и в результате внутри каждой пары будет царить мир. Сделайте стекло полупрозрачным — и в обеих парах возникнут конфликты.

Та же накопленная агрессия взрывает изнутри маленькие замкнутые коллективы людей. На зимовку или в экспедицию выезжают несколько дружных, уважающих друг друга человек, твердо знающих, что в таких условиях конфликтовать нельзя. Проходит время, и если нет внешнего объекта для проявления агрессивности, люди в группе начинают ненавидеть друг друга, и долго сдерживаемая агрессия в конце концов находит самый пустяковый повод для большого скандала. Известно много случаев, когда попавшие в такой «эксперимент» близкие друзья доходили до бессмысленного убийства.

В обычной жизни наша агрессивность ежедневно разряжается через массу незначительных конфликтов со многими людьми. Мы можем научиться кое-как управлять своей агрессивностью, но полностью устранить ее не можем, ведь это один из сильнейших инстинктов человека. И важно помнить, что, ограждая агрессивную личность от раздражителей, мы не снижаем ее агрессивность, а только накапливаем. Она все равно прорвется, причем сразу большой порцией. Неутешительно, но зато правда.

Агрессия переадресуется. Накопленная агрессивность рано или поздно вырывается наружу, даже если никакого раздражителя для нее нет. Она просто переадресуется какому-нибудь замещающему объекту. Многие птицы клюют землю или листья, копытные бодают кусты. Мы ударяем кулаком по столу, что-нибудь разрываем на части, а некоторые предпочитают бить посуду. Агрессия переадресуется и в том случае, если раздражитель вполне реален, но страшноват. В этом случае переадресованная агрессия служит одновременно и демонстрацией противнику: «Смотри, что я могу с тобой сделать». Очень часто агрессия переадресуется живым объектам как чужого вида, так и своего, лишь бы они не могли дать сдачи. Обруганный седоком извозчик в былые времена тут же огревал кнутом лошадь. Разгневанный хозяин может пнуть свою собаку. Получивший нагоняй на работе муж — обругать, придя домой, жену; рассерженная жена — обругать ребенка; ребенок — ударить котенка. Переадресование агрессии более слабому и ничем не провинившемуся играет важную роль в поддержании иерархии.

Демонстративное поведение

Демонстрация вместо нападения. В своей изначальной форме агрессия предполагает нападение на объект, нанесение ему физического ущерба или даже убийство. Наблюдая развитие ребенка, вы могли видеть, что первые проявления агрессии у него жестокие: он бьет руками мать по лицу, пинается, неожиданно кусает. Из-за того, что он маленький и слабый, мы не замечаем грозности его намерений. Позднее ребенок замещает покушение на нас демонстрацией: машет рукой, топает, кричит, а дерется и кусается все реже.

В эволюции животных происходил сходный процесс: агрессивное нападение сменялось демонстрацией угрозы — возможности нападения. Особенно при стычках особей одного и того же вида. Демонстрация, вызывая у противника страх, позволяет выиграть стычку, не прибегая к схватке, очень опасной для обеих сторон. Физическое противоборство заменяется психическим противостоянием. Поэтому развитое агрессивное поведение, включающее в себя много угроз и пугающих действий, полезно для вида. А для хорошо вооруженных видов — просто спасительно. Вот почему Лоренц утверждал, что хорошо оформленное агрессивное поведение — одно из замечательных созданий естественного отбора. Что по существу оно гуманно. Да и всякий согласится, что обругать друг друга, пригрозить кулаком из-за какого-нибудь пустяка во много раз выгоднее для каждого и всех вместе, чем драться, особенно если оба поссорившихся вооружены ножами или пистолетами.

Что и как демонстрируется. Противника проще всего напугать, показав ему те средства защиты и нападения, которыми располагает данный вид животных. У рыб это шипы в плавниках. Поэтому рыбы, угрожая, раздвигают плавники и поднимают шипы; многие встают в воде вертикально, выставив их навстречу противнику.

У пресмыкающихся, птиц и млекопитающих орудия нападения и защиты чаще всего расположены на челюстях, и они угрожают, раскрывая пасть. Такая форма угрозы удобна при межвидовых конфликтах, поскольку она всем понятна. Человек при угрозе так же, как и обезьяны, скалит зубы. Заметьте, что при общении, особенно с незнакомым человеком, мы внимательно смотрим не только ему в глаза («зеркало души»), но и в рот. Казалось бы, что нам до зубов постороннего человека. Ан нет. Ровный ряд крупных, белых, блестящих зубов воздействует на наше подсознание. Во рту противника они вызывают уважение, а во рту приятного нам человека — усиливают расположение к нему.

Одна лишь раскрытая пасть не может передать все оттенки угрозы, поэтому у многих видов она сопровождается изменениями внешнего вида головы: расширяются или сужаются глаза, прижимаются уши, наморщивается нос, изгибаются губы, насупливаются брови, движется кожа на лбу и темени. Достигается это с помощью сокращения мышц лица и головы. Если на коже есть к тому же выросты или пучки перьев, шерсти, и все это раскрашено в несколько цветов, получается целый код сигналов о состоянии и намерениях животного, как истинных, так и мнимых.

У приматов отличное зрение, поэтому естественный отбор наделил их очень сложной мимикой. Лица многих обезьян сильно оголены, а кожа ярко раскрашена. У человека мимика тоже богатая, но часть лицевых мышц ослаблена, лицо не столь рельефно и не раскрашено. Шевелить ушами и шапкой волос он почти не может. Недостатки мимической информации человек компенсирует речью. Но врожденные программы восприятия мимики у человека работают, и поэтому если вождь раскрашивает лицо, он лучше повелевает подчиненными. Боевая раскраска воинов, восстанавливая обезьянью рельефность лица, делает его грозным и подавляет противника. Той же цели служат гребни из перьев.

Преувеличение оскала естественный отбор использует очень часто. Обитающая в Средней Азии безобидная ушастая круглоголовка при встрече с противником приподнимает тело над землей, раскрывает пасть и разворачивает складки кожи вокруг нее таким образом, что создается впечатление большой зубастой и ярко окрашенной пасти.

Угроза пастью часто сопровождается звуками — от шипения многих пресмыкающихся до рева млекопитающих. Песня самца птицы, какой бы красивой она нам ни казалась, тоже содержит угрозу другим самцам. Инстинктивно человек, угрожая, издает крик. В бою крик всегда считался важным оружием психологического подавления противника. Гомер в «Иллиаде» (так у автора — V.V.), описывая поединки, обязательно отмечает тех, кто умел одним страшным криком повергнуть врага в смятение. Кричать «ура» в рукопашном бою требовали и современные уставы пехоты. С развитием речи подавление противника поношением стало таким эффективным, что большинство наших агрессивных контактов перебранкой и исчерпываются. Воистину, язык страшнее пистолета.

Позы «преувеличения». Большинство животных растут в течение всей жизни. У таких видов встреча двух взрослых особей, одна из которых много больше другой, — обычное дело. Кто старше, тот крупнее, сильнее и опытнее. Драку с ним маленький противник заведомо проиграет. Поэтому у рыб, земноводных, пресмыкающихся врожденная программа, гласящая «тот, кто больше тебя — сильнее тебя», соответствует действительности. Эта программа предварительной оценки силы противника есть и у млекопитающих и птиц, рост которых заканчивается в определенном возрасте, и поэтому разница в размерах взрослых особей не так велика.

Раз есть такая программа, значит, можно ее обмануть, преувеличив свои размеры. Делает это кто как может. Очень древний способ — надуться, набрав в себя побольше воздуха. Некоторые виды в этом обмане поразительно преуспели. Полюбуйтесь мраморной лягушкой или древесной игуаной. Мы тоже преувеличиваем свои размеры, надувая грудь при встрече с соперником. Иерархический ранг особенно важен военным. Чтобы быть все время поддутыми, они шьют себе специальные кители со слоем ваты на груди. У многих народов уважение вызывали толстые люди, и поэтому вожди и начальники старались отъесться как можно больше. Птицы преувеличивают себя, распушая перья, а млекопитающие — вздыбливая шерсть. У человека эта реакция атавистична, но у некоторых людей при конфликте «шевелятся волосы на голове».

Другой прием преувеличения размеров — выпрямить ноги, подтянуться, высоко поднять голову — всем хорошо знаком на собственном примере. Некоторые четвероногие животные при этом встают на задние ноги. Тот, кто оказался выше, получает психологическое превосходство над соперником. Та же программа сохранилась и у безногих змей: два самца, приподнявшись один перед другим, стараются как можно выше вытянуться вверх, пока один из них не потеряет равновесие и не унизит себя в глазах соперника падением.

Преувеличить себя можно за счет поднимающегося гребня над головой. Этот прием есть у всех — от рыб до птиц. Вожди и воины тоже его применяют, надевая на головы высокие шапки, шлемы, зачастую увенчанны- гребнями, шишками, перьями, в сущности, в бою неудобными. И сейчас офицеры прибегают к любым ухищрениям, чтобы сделать себе фуражку с тульей повыше. Программа срабатывает автоматически. Ведь разум прекрасно знает, где кончается у человека в военной фуражке макушка, а все равно он кажется выше и значительнее, чем есть на самом деле.

Наконец, преувеличение размеров достигается и занятием более высокой точки в пространстве. Программа так проста, что достаточно заставить соперника смотреть снизу вверх, и он почувствует себя ниже тебя. Когда птицы садятся на дерево, доминанты занимают самые высокие ветви, а за верхушку зачастую борются. Постаменты, троны, трибуны и прочие возвышения — обязательный атрибут власти во все времена. Ни один царь или вождь не придумал в качестве места для своей персоны углубление.

Заставить подчиненных смотреть на тебя снизу вверх — простое и действенное средство дать им почувствовать свое превосходство. «Вознесся выше он главою непокорной александрийского столпа». Каждое слово точно бьет в одну точку подсознания.

Цель — «унизить» противника. При агрессивной стычке животное, оценившее противника как более крупного, признает психологическое поражение, и дальнейшей борьбы может не быть — один уступает другому. Если же дело доходит до борьбы, то у очень многих видов цель ее — унизить противника в самом прямом смысле этого слова: повалить или бросить на землю. Падение может сопровождаться физическим ущербом, но может быть и совершенно безболезненным, как у роняющих друг друга змей. Все равно это — поражение, и проигравший уступает. У человека примерно тот же набор программ (вспомните, что маленькие дети больше борются, чем бьют друг друга), но они ритуализованы слабо. В спорте борьба воспроизводится по всем правилам, а обыденная драка двух мужчин происходит с нарушением врожденных запретов и выглядит по сравнению с поединками некоторых животных и спортивной борьбой безобразно. Это потому, что человек в натуральном виде — слабо вооруженное животное, и мораль у него, соответственно, слабая. Мы должны всегда это ясно понимать: человек напридумывал много страшных орудий убийства и стал необычайно вооружен, оставшись в то же время по своим инстинктам тем, чем были его предки. Беда человека не в его агрессивности, а в слабой моральной оснастке ее.

Позы подчинения, покорности и умиротворения. Что делает проигравший? Прежде всего он «складывает оружие» — шипы, хохлы, когти, зубы, рога — прячет их, чтобы не пугать победителя. Сам преуменьшает свои размеры — с той же целью. Маленький, согбенный, безоружный противник не страшен. Страх покидает победителя, а с ним кончается и агрессивность. Многие животные падают и переворачиваются брюхом вверх — унижают себя как можно сильнее. Человек выражает разную степень покорности, опуская голову, кланяясь, падая на колени и, наконец, валяясь в ногах.

Если проигрыш ясен заранее, животное может при встрече с более сильным противником сразу принять позу подчинения. В таком виде оно не страшно, и у противника не возникает агрессии. Если она, конечно, не накопилась в избытке.

Равновесие между вооружением и моралью

Есть много видов, вооружение которых так сокрушительно, а приемы применения столь молниеносны, что настоящая боевая стычка между соперниками закончилась бы смертью одного из них, а то и обоих. Вспомните хотя бы ядовитых насекомых и змей. Поэтому не удивительно, что естественный отбор вырабатывает у подобных видов запрет применять оружие во внутривидовых стычках. Систему инстинктивных запретов, ограничивающих поведение животных, этологи, вслед за Лоренцем, называют естественной моралью. Она тем сильнее, чем сильнее от природы вооружено животное. При территориальной стычке ядовитые змеи преувеличивают себя, вытягиваясь, кто выше встанет, раскачиваются, толкают друг друга, но никогда не только не кусают, но даже не демонстрируют оружие. Некоторые виды даже угрожают друг другу, отвернув головы. Недаром не только обычные люди, но и многие зоологи принимали турнирные сражения змей за брачные танцы.

Хорошо вооруженные животные могут долго угрожать друг другу, а когда один из них устанет, он резко меняет позу, подставляя противнику для коронного боевого удара самое незащищенное место. Моральный запрет срабатывает у победителя как удар тока: весь его гневный пыл испаряется, он отворачивается от противника и прячет оружие. Так гордый мальчишка, чувствуя, что он проиграет стычку, вдруг закладывает руки за спину, поднимает лицо к победителю и кричит: «На, бей!» В отличие от волка или змеи человек в ответ может и ударить.

Проанализировав много видов, Лоренц более 50 лет назад сделал потрясающий по простоте вывод: у сильного животного бывает сильная мораль, у слабого — слабая. Человек по своей естественной истории — очень слабо вооруженное животное, даже укусить (в отличие от обезьян) и то толком не может. Поэтому у человека изначально слабы инстинктивные запреты, слаба естественная моралк. Безоружный мужчина не может в стычке нанести существенного ущерба другому: один устанет бить, а другой всегда может убежать. Врожденные запреты у человека соответствуют этому. Но впоследствии он начал создавать и совершенствовать оружие и стал самым вооруженным видом на Земле. Мораль же почти не изменилась. Потому что оружие мы совершенствуем с помощью разума, который способен прогрессировать стремительно, а врожденные запреты совершенствует естественный отбор, работающий неизмеримо медленнее. Беда человека не в его высокой агрессивности, а в его недостаточной изначальной моральности.

Истоки «общечеловеческой морали». Помимо запрета «не убий», многие животные подчиняются запретам «не бить лежащего», т.е. соперника, принявшего позу покорности, не трогать детенышей, не покушаться на чужую территорию, чужое гнездо, чужую самку, не нападать неожиданно или сзади, не отнимать пищу, не воровать ее и т.п. Это образует и так называемую «общечеловеческую мораль» (в действительности — общебиологическую). Конечно, у разных видов эти запреты могут быть как сильными, так и очень слабыми. Человек не родится «»tabula rasa», на которой общество пишет свои моральные нормы. Он родится с моралью, доставшейся ему от дочеловеческих предков. К сожалению, не очень крепкой, но все же моралью. Религия и культура только развивают в нас то, что есть изначально.

Обходные пути. Если бы какой-то вид имел очень сильную мораль и неукоснительно соблюдал все заповеди, он был бы плохо приспособлен к среде, которая отнюдь не так идеальна, чтобы выполнялись моральные запреты. Поэтому животные имеют обходные пути: есть условия, когда запрет можно и нарушить (инстинкт как бы говорит: «нельзя, но если очень надо, то можно»). Так что наряду с запретами животное знает и как украсть чужое, и как отнять, и как бить слабого, и даже как убить.

Самый общий из таких обходных путей — разделение всех на «своих» и «чужих». В отношении первых запреты действуют очень сильно, а в отношении чужих — слабее или даже вообще снимаются. Животное обычно хорошо знает «своих» — это могут быть родители, братья и сестры, партнеры по стае, обитатели общей территории и т.п.

У человека программа «научись узнавать своих» начинает действовать очень рано. Уже в возрасте нескольких месяцев ребенок начинает «своим» улыбаться, а на чужих хмурит брови, делает рукой движение «прочь!», кричит. И позднее этот поиск продолжается. Разделите детей на несколько дней на две группы по любому признаку — и тотчас начинают считать компаньонов по группе «своими», а другую группу — чужой. И тут же по отношению к чужим начнут проявлять агрессивность и нарушать моральные запреты. К сожалению, мы поддаемся воздействию этой программы всю жизнь, выделяя «своих» — однокашников, соседей, сослуживцев, земляков, единоверцев — и так без конца. На этой программе нас ловят демагоги, натравливая на людей иного облика, класса, культуры, национальности, религии, взглядов. В наши дни всякий мой соотечественник может ежедневно видеть по телевизору, как правы были этологи, всегда утверждавшие, что разделение людей на «наших» и «ненаших» — преступно, ибо оно снимает в человеке инстинктивные запреты не наносить ущерба ближнему, а освобожденный от них человек не просто жесток, он изощренно жесток. Этологический смысл призыва Христа к всеобщей любви (в первую очередь не «своих») в том, чтобы лишить врожденную программу материала для поиска чужих.

Иерархия

Турнирная таблица. В группе животных, например в стае голубей, после того, как отношения между ними выяснились в стычках, быстро устанавливаются отношения доминирования — подчинения и число и яростность стычек снижается. Сначала голуби проводят нечто вроде спортивного первенства, снова и снова пробуя выиграть стычки у каждого противника. Преобладание побед над поражениями они ощущают как свое превосходство над другим голубем, а обратное соотношение — как превосходство противника над собой. Положение голубей в таблице не остается постоянным, ведь спонтанно возникающая в каждом агрессия побуждает его время от времени кого-нибудь клюнуть или отразить чужой клевок. Обычно объективная разница в силе между наиболее агрессивными голубями незначительна, но субъективно для них она очень важна. Точно так же разницу в силе игры между Каспаровым и Карповым специалисты по шахматам оценивают как минимальную, но психологический отрыв шахматиста, который занял первое место в турнире, от отставшего на очко — огромный.

Доминантность — это «настырность». Победа в стычках достается необязательно тому, кто сильнее. Она достается тому, кто активно агрессивен: любит навязывать конфликт, много и умело угрожает, а сам сравнительно легко выдерживает чужие угрозы и быстро оправляется после поражения. В школе такого парня считают настырным. Ему уступают отчасти потому, что «не охота связываться». Мы должны ясно понимать эту особенность доминирования.

Образование иерархической пирамиды. Обратимся к голубям. Если в группе их мало, между ними установится ряд соподчинения. Побеждающий всех голубь будет доминантом, ниже расположится субдоминант и так далее, до самого низшего ранга. Время от времени доминант клюнет субдоминанта (из-за спонтанной вспышки агрессии), тот переадресует агрессию стоящему ниже на иерархической лестнице, и агрессия дойдет до голубя, которому клевать некого, и он переадресует ее земле. По цепочке как бы пробежал сигнал. Он ничего не сообщил, просто подтвердил иерархию. Но по этой же цепи можно послать и команду. Например, если взлетит доминант, то за ним и остальные. А можно посылать и очень сложные команды, как это происходит у людей.

Теперь возьмем группу побольше. Наверху ее опять доминант, но субдоминантом уже может оказаться не один, а два или три. Каждый из них пасует перед доминантом и не боится остальных голубей, кроме двух субдоминантов.над которыми не удается добиться ощутимого перевеса. Под субдоминантами может быть еще большее число голубей. Так образуется иерархическая пирамида. Ее нижний слой составляют голуби, пасующие перед всеми. Это «подонки». Их, конечно, очень жалко, но затюканная жизнь сделала их малоприятными. В них накоплена большая нереализованная агрессивность, скрываемая заискивающим поведением перед вышестоящими голубями.

Группа предоставленных самим себе людей собирается в подобную иерархическую пирамиду. Это закон природы, и противостоять ему нельзя. Можно лишь заменить самосборку на зоологическом уровне построением, основанным на разумных правилах.

Кто на вершине пирамиды! Этологов очень интересовало, что за личности образуют вершину пирамиды. Оказалось, что, помимо агрессивности, способности легко выдерживать чужой прессинг и быстро оправляться от поражения, все остальные качества могут быть у доминанта любыми. Он может быть и сильным физически, и слабым; и злопамятным, и отходчивым; и сообразительным, и туповатым; и заботиться о возглавляемой им группе, и быть к ней равнодушным. Способность же выдерживать прессинг не всегда врожденная, зачастую она связана с удачными обстоятельствами.

Этологи любят изучать иерархию на молодых петухах, которые очень агрессивны и устанавливают иерархию очень быстро. В одной работе самого жалкого из забитых петушков из каждой группы ловили, приклеивали ему на голову огромный красный гребень из поролона — символ высокого иерархического ранга — и пускали обратно в загон. Петушок не знает, что у него на голове, и поначалу ведет себя по-прежнему забито. Но подбегающие клюнуть его петушки, видя огромный гребень, пасуют. Раз за разом обнаруживая их неуверенность, петушок надувается, поднимает голову, выпячивает грудь и шаг за шагом восходит на вершину иерархической лестницы без чьего-либо сопротивления. Пройдет несколько дней, снимут с него гребень, и он скатится на дно пирамиды.

В сходных опытах естественным доминантам заклеивали пластырем их прекрасные гребни, и, невзирая на все свои качества, они оказывались на дне. Петухи, «назначенные» экспериментаторами в доминанты со дна, оказываются более жестоки, чем естественные доминанты, так как они трусливее и поэтому больше терроризируют подчиненных. Изменяя у доминантного петуха размер гребня, можно дозированно менять полноту его власти. Оказалось, что чем больше экспериментаторы дают ему власти, тем агрессивнее он себя ведет и тем больше тиранит подчиненных. Если же гребень не дает власти и петух вынужден отражать атаки субдоминантов, обстановка в группе самая спокойная. Некогда было сказано: «власть портит человека; абсолютная власть портит его абсолютно». Подбирая гребни по размеру, подобно числу звезд на погонах, этологи могут за неделю построить модель армейской структуры (или церковной иерархии) и смоделировать ее эволюцию при тех или иных заданных построениях и качествах назначаемых «офицеров». Много чего такого знают и умеют этологи в изучении власти, что сделало запрещение этологии в тоталитарных обществах любого типа неизбежным. Нацисты и коммунисты не потому преследовали этологию, что этологи человеконенавистники, а потому, что они безжалостно анатомировали механизм возникновения тоталитаризма.

Неужели, «кто палку взял, тот и капрал»? К сожалению, это так. Верить в то, что тот, кто сам захотел власти над нами, делает это для нашей пользы, или утверждать, что нам безразлично, кто придет к власти,- недопустимая роскошь.

Иерархическое построение людских группировок неизбежно, ибо никаких иных врожденных программ в этой области у нас нет, и мы с этим ничего поделать не можем (вспомните: «нет программы — нет сколько-нибудь эффективного поведения»). Всякий раз, когда мы хотим создать порядок в группе, начиная с двух человек . (например, пилотов или космонавтов), мы одного назначаем старшим, т. е. всегда берем за основу принцип соподчинения.

Стихийно получивший руководящее положение человек, если он не только доминантен, но еще и умен, талантлив, порядочен, добр и заботлив, обеспечит всей группе очень большой успех. Причем у людей вклад такого доминанта может быть (в отличие от животных) неограниченно мощным. Вспомните выдающихся лидеров-ученых, конструкторов, тренеров. Ближайшие предки человека и он сам эволюционировали под сильным контролем групповой формы естественного отбора, когда соревнуются и побеждают не столько особи, сколько группы (эта форма отбора создала за десятки миллионов лет у некоторых насекомых социальные структуры, по совершенству неизмеримо превосходящие человеческие).

Но беда в том, что доминантом может стать и человек очень опасный для общества, аморальный и даже психически больной. Довольно часто бывает, что небольшой ростом и слабый парень в детстве проигрывал стычки (потому что у детей сила важна, они ей меряются). В результате в нем накопился страшный заряд нереализованной агрессивности и желания как-нибудь оказаться наверху. Став взрослым, он начинает борьбу за свой ранг «взрослыми» способами, действуя интригами, травлей и т. п. Если ему удается захватить власть, он распоряжается ей безобразно. Люди давно заметили, что многие тираны ростом невелики, а в детстве их много били.

Для такого типажа в русском литературном языке нет подходящего слова. Но оно есть в уголовном жаргоне: «пахан», поэтому, следуя традиции Лоренца, «засорившего» этологию многими словечками из живого немецкого языка жаргонов, воспользуемся этим словом как термином (что не грех в стране, где одни сажают, другие сидят, а третьи творят «беспредел» на свободе). Уже тысячелетия назад человечество понимало эту опасность. Разум в борьбе с инстинктом противопоставлял ему одну идею — равенства всех людей в группе. Ее воплощали по-разному. Во многих группах выделившихся людей толпа подвергала остракизму или просто убивала. В других местах предлагали вообще запретить всякое соподчинение, и в результате получали анархию, при которой к власти неизбежно прорывался «пахан». Единственно приемлемым оказывается путь, на котором неизбежность иерархического соподчинения людей (как того требует биологическая сущность человека) принимается, но взамен стихийных иерархов ведущее положение получают люди, выбранные или назначенные группой с учетом не только высокой настырности, но и достаточного количества положительных качеств.

Некоторые этнографы прошлого века представляли себе первобытное общество как общество равных. Но теперь мы знаем, что это не так. Оно могло быть построено и было построено по иерархическому принципу, и жизнь в нем была разной в зависимости от того, какими оказывались иерархи — мудрыми, сильными вождями, свирепыми громилами или бесноватыми колдунами. Раз человек вышел на путь разума и гуманизма, значит, первые в конечном счете перевесили остальных, обеспечив успех генам своих групп. Но и агрессивность человека только возрастала, потому что в этом качестве мудрые вожди никак не имели права уступать соперникам. Действительно, этнографы давно заметили, что отсталые народы менее агрессивны, чем обогнавшие их. Во всей истории человека передовые были самыми агрессивными. И еще раз: не высокая агрессивность беда человечества, а слабая мораль.

Дно пирамиды. Увы, на дне самособирающейся пирамиды животные во многом деградируют. «Подонки» — совсем не нечто прямопротивоположное по своим качествам доминантам, а очень малоприятные существа, страдающие от трусости, зависти, нерешительности и подавляемой агрессивности, которую они могут переадресовывать только неодушевленным предметам.

Человеку, попавшему на дно, тоже очень трудно сохранить себя, не деградировать. Миф о «чистых и неразвращенных низах общества» — опасный миф. Люди, нуждаясь в разрядке, тоже переадресуют агрессию неодушевленным предметам, совершая акты «бессмысленного вандализма».

Подмечая, сколько в разных странах разбитых витрин, сломанных лифтов, оборванных телефонов, разломанных вагонов, опрокинутых урн, исцарапанных стен, разбитых памятников и статуй, опоганенных кладбищ и храмов, я моментально составляю себе представление о том, велико ли в обществе «дно» и сносно ли оказавшиеся на нем люди себя чувствуют. Ведь для этолога акты вандализма — то же, что клевки петуха в землю — переадресованная агрессия. Демагоги прекрасно знают, как легко направить агрессивность дна на бунт, разрушительный и кровавый. Много труднее помочь таким людям вновь почувствовать себя полноценными существами. Давно известно, что самое эффективное лекарство — ощущение личной свободы и удовлетворения инстинктивных потребностей иметь свой кусочек земли, свой дом, свою семью.

Простейшие спонтанные иерархии

Изучение поведения человека и ближайших к нему видов не оставляет сомнения в том, что ему свойственно образовывать мужские (самцовые) иерархии. Они образуются не только в результате сознательной деятельности, но и самопроизвольно, спонтанно, подобно тому, как образуются кристаллы льда или соли.

Подростковые иерархии. Они возникают везде и всюду, где есть несколько подростков, как бы с этим ни воевали воспитатели. Подростковые иерархии очень жестки: попробуй не выполнить приказ или не подчиниться лидеру. Сначала в недрах иерархии мальчики в игровой форме тренируют свои программы; позднее связи становятся столь жесткими, что их не очень-то и разорвешь. Еще позднее одни иерархические структуры превращаются в банды, а другие находят себе более цивилизованное применение. В плохих детских домах и школах «воспитатели» тайно поощряют неофициальную иерархию подростков, вступая в связь с лидерами групп и управляя воспитанниками с их помощью. Макаренко воспел эту нехитрую и трусливую методу.

Неофициальная иерархия в армии. Нормальная армия — это сознательно построенная по иерархическому принципу система. Но поскольку ее наполнение — молодежь, постольку в ней неизбежно возникают «неуставные» иерархии. В здоровой армии их удается удерживать на сравнительно мягком уровне. Но в разложившейся армии они становятся очень жестокими, причем бессмысленно жестокими. Иерархов опьяняет неограниченная власть и возможность употреблять, ее в самой безобразной форме, цель которой — топтать и унижать тех, кто оказался на дне пирамиды. Как и в плохих детских домах, в разлагающейся армии младшие командиры вступают в связь с лидерами группировок.

Неофициальная иерархия в тюрьмах. Она возникает так же, как и в детском саду или армии, но в иерархические игры, ничем себя не ограничивая и не сдерживая, играют взрослые мужчины, к тому же уголовники. В этой обстановке лидерами становятся «паханы» — люди с уголовными наклонностями и жаждой неограниченной власти, которая нужна им для самоудовлетворения, а не для процветания группы. «Пахан» обычно окружен «шестерками» — по доминантной силе слабыми людьми с психологией дна, но выделенными и приближенными «паханом» в качестве исполнителей его воли, наушников и подпевал. «Шестерки» есть и во всех других случаях, но в иерархиях, образовавшихся из полноценных подростков, им обычно не дают воли.

Иерархия банд, разбойников, пиратов, мафии и т. п. Все эти группы испокон веков образовывались как иерархическая структура, стиль поведения которой — от жестокой до благородной — зависел от личных качеств лидера.

Слабо выраженные бытовые иерархии. В сущности, модель мужской иерархии и сегодня воспроизводится не только в стихийно образующихся группах подростков и шайках бандитов, но и в рационально построенных структурах армии, церковной иерархии, монашеских орденах и т. п. В учреждениях субординация задана неким законным образом. Но этим структура группы не исчерпывается. Параллельно там есть еще две неявных и неофициальных структуры. Одну из них образуют люди умные, знающие, прямые, открытые и порядочные. У них есть свой естественный лидер, но как правило, нет четкой системы, выраженного соподчинения, много внутренней свободы. К ним приходят, когда нужно решить сложную задачу, принять нетривиальное решение, совершить смелый поступок. И есть другая структура, во главе с «паханом», окруженным «шестерками», состоящая из всякого рода проныр, завистников, активных бездельников, скандалистов, склочников, сплетников, интриганов. Эти обычно заметно соподчинены друг другу, действуют сообща. Одновременно реализовались три иерархические структуры — официальная и две стихийные — наилучшая и наихудшая.

Люди придумали уйму сложных и витиеватых теорий, объясняющих некоторые особенности человеческого поведения, а ларчик открывается так просто: поведение мотивирует врожденная программа, очень простая и рациональная, проверенная естественным отбором на многих видах. А употребим ли мы ее во зло другим и себе или на пользу — зависит от нашей морали и нашего разума.

* * *

Признать неизбежность для человека иерархического построения — еще не значит оправдать любые его формы, а тем более утверждать, что чем мощнее образованная нами иерархия, тем лучше. Ведь эта программа отбиралась для дикого стада приматов, а не для цивилизованных людей. Как раз наоборот, зная, к чему приводит бесконтрольное образование иерархий, мы обязаны его контролировать, направлять по оптимальному пути. Один из них — стремиться к тому, чтобы вокруг нас было много маленьких иерархий с конкретными разнообразными интересами и чтобы мы сами входили в несколько таких групп. Это значит стремиться к тому, чтобы в обществе и повсюду была общественная жизнь, чтобы группы по интересам были независимы друг от друга и не объединялись в супериерархии. Человек чувствует себя свободным, не угнетенным иерархической структурой, если он, во-первых, знает, что может ни в одной из них не участвовать; во-вторых, участвовать во многих и занимать в каждой из них разный иерархический уровень; в-третьих, свободно покидать любую из них; и, в-четвертых, сам организовать новую группу, соответствующую его представлению о целях, характере отношений и персональном составе. Общественная жизнь развита в демократическом обществе. Напротив, тоталитарные системы стремятся ограничить количество и разнообразие людских объединений, создать суперструктуры и контролировать их административно.

Природа власти

Человекообразные обезьяны

Их группы численно невелики и построены довольно просто, но по-разному у разных видов — от семейной у живущих на деревьях орангутанов до небольшого стада у шимпанзе, ведущих полуназемный образ жизни. Зоологи потратили много сил на изучение этих видов животных. Оказалось, что у всех человекообразных самцы полностью доминируют над самками, а между собой образуют иерархическую лестницу,

У горилл — патриархальная автократия. Гориллы живут под защитой леса, питаются довольно простой растительной пищей, крупны, могучи, вооружены огромными клыками. Естественных врагов у них почти нет. В этих условиях у них сформировалась довольно простая структура группы, которую можно назвать патриархальной (т. е. со старым самцом во главе) автократией (т. е. управлением в одиночку). Высший ранг принадлежит самому старшему самцу с седой спиной. Остальные самцы — а их немного и они значительно моложе — образуют между собой простое иерархическое соподчинение. Дружественных союзов между ними нет, и коллективно противостоять иерарху они не могут. Седой самец постоянно напоминает о своем ранге, заставляя подчиненных уступать ему пищу, удобные места и оказывать другие знаки почтения. Устойчивость иерархии в группе поддерживается довольно легко, и до драк дело не доходит. Доминант ограничивается в своей угрозе соответствующей мимикой и жестом. Иногда приходится, приняв позу угрозы, подойти к провинившемуся. Тот тут же принимает позу подчинения, а доминант в ответ похлопывает его по спине, изображая ритуальное наказание.

Согласитесь, такого рода отношения бывают и среди людей. Они возможны в большой патриархальной семье или в маленькой конторе, но моделью горилл наши иерархические системы не исчерпываются. И совершенно ясно, что на такой основе сложную социальную организацию не построишь.

Стадные обезьяны открытых пространств

Зоологи решили обратить внимание на не столь близкие к человеку по родству виды, но зато живущие в условиях, похожих на те, в которых жили наши предки в саванне Восточной Африки. В саванне наземным обезьянам без сложной организации не выжить. Каждая из них по отдельности вооружена ненадежно для защиты от леопарда, льва и гиеновых собак, а бегает она медленнее их. Низкая плодовитость обезьян не позволяет им «платить» хищникам сколько-нибудь большую дань. Наземные собакоголовые обезьяны — павианы, бабуины, гамадрилы — живут в саванне. В сходных с предками человека условиях они могли выработать сходные приспособления и поведение.

Союзы равных рангом анубисов. Собакоголовые обезьяны могут образовывать сложно организованное большое стадо. У них борьба за иерархический ранг, а с ним и за обладание самками, составляет едва ли не самое главное в жизни самца. Борьба эта ведется сурово, с драками, а проигрыш в ней означает постоянное унижение, страх, необходимость отдавать доминантам лакомые куски. Занимающие низкий ранг павианы находятся в стрессе, чаще заболевают, меньше живут. Когда читаешь работы, описывающие все ухищрения, к которым они прибегают для того, чтобы изводить друг друга, временами тошно становится.

Обитающие в африканской саванне павианы анубисы «открыли» вот что: более агрессивного и сильного самца можно понизить в ранге, если найти для этого дела союзника, такого же слабоватого, как ты сам. Если удастся создать союз из нескольких самцов, можно посягнуть на стоящую еще выше особь. Для образования союза один самец обхаживает другого и старается с ним не конфликтовать. У молодых самцов, занимающих низкий ранг, эти союзы не прочны, потому что они все время предают друг друга, особенно когда дело доходит до драки с самцом более высокого ранга. Особенно если за этого самца заступится его союзник. Но постепенно какая-то часть самцов одного возраста создает более устойчивый союз, и тогда они могут свергнуть самцов более высокого ранга. Обычно стадо павианов образует иерархическую пирамиду по возрастному признаку. Но союзы могут изменить ее путем «революции снизу». Образование пирамиды по возрастному признаку, без всякого сомнения, свойственно человеку. В традиционных обществах возрастная иерархия соблюдается очень строго. Но и образование союза подчиненных с целью свержения доминанта — тоже дело обычное, известное от седой древности до наших дней. У людей эти союзы тоже неустойчивые, сравнительно легко разрушаемые. Предательство вчерашнего союзника — норма поведения политиков. Иначе не сохранялась бы тысячи лет римская поговорка «разделяй и властвуй». Конечно, до идеи объединения с целью свержения угнетателей и захвата их положения можно дойти путем интеллектуальных раздумий или компьютерных моделей, не прибегая к инстинкту. Но инстинкт этот в нас сидит и готов действовать как по велению рассудка, так и вопреки ему.

У павианов — геронтократия. Теперь , поднимем свой взор к вершине павианьей пирамиды. Кто ее венчает? Патриарх-павиан . с седой гривой? Нет! Оказывается, на вершине сидят несколько патриархов. Их отношения дружескими не назовешь, доверия тоже ; не видно, но и враждебности нет. Когдато в юности они долго и упорно боролись за доминирование в своей возрастной группе и давно уже установили, что друг другу ни за что не уступят. Образовав союз, они коллективно боролись за каждую иерархическую ступень в стаде. Их менее настырные и хуже организованные сверстники давно погибли, в том числе и от стресса. И вот они наверху. Их осталось мало , и будет все меньше. Теперь главная забота на всю оставшуюся жизнь — сдерживать напор субдоминантов, более многочисленных, постепенно набирающих силу и все более решительно пытающихся занять верхнюю ступень пирамиды. Ни одному из стариков в одиночку не удержать своего положения, и они удерживают его совместно.

Групповое доминирование старших по возрасту этологи называют геронтократией — властью стариков. Геронтократия часто формируется и у людей. Она может образоваться в небольшой группе, а может — и на вершине государства. Обычно геронтократия возникает, когда официальный лидер не уверен в себе и боится более молодых. Подтягивая к себе таких же старых и не уверенных в себе, как он сам, и делясь с ними властью, он формирует старческую верхушку, для которой страх потерять власть перевешивает стремление править единолично. В обычной жизни поведение геронтов может казаться нам очень продуманным и хитроумным. В действительности же это хитрость инстинкта. Доверившись ей, некоторым удавалось сохранять власть даже будучи в состоянии старческого маразма. В традиционных обществах общепризнанная и облагороженная законами и предписаниями власть старшей возрастной группы — всех этих советов старейшин, геронтов, сенаторов — зачастую оказывалась вполне приемлемой для рядовых членов.

Достигнув вершины власти, павиан не облегчает себе жизнь. Ему все время кажется, что в стаде нет должного порядка. Сидя на возвышении, он грозно хмурит брови то на одну обезьяну, то на другую. Время от времени приходится грозить кулаком, стучать себя в грудь, скалить зубы, похлопывать себя по гениталиям, подзывать то одного, то другого самца и заставлять принять одну из поз подчинения; опустить голову, пасть ниц, встать в унизительную для самца самочью позу при спаривании. Если кто-то выкопал что-то вкусное или нашел что-то интересное — потребовать себе. Геронты считают самок своей собственностью и не могут допустить, чтобы они спаривались с самцами низших рангов, но самки себе на уме, и следить за ними нелегко. У иерарха нет ни гнезда, ни имущества. Три предмета постоянно заботят его: сохранение и приращение территории стада, удержание самок и власть.

Чем интересны макаки. Для павианов геронтократия неизбежна, ибо иерарх не может сохранить власть в одиночку. Подчиненные ему самцы не будут помогать подавлять каждого из них по отдельности. Наоборот, они способны дать коллективный отпор. Покинем на время мир самцов павианов — сильных, грубых, властолюбивых, но не подлых животных — и присмотримся к стаду макаков — обезьян помельче и слабо вооруженных. Они тоже много времени проводят на открытых местах и образуют менее четко организованное, но более многочисленное стадо. Борьба за доминирование много значит в жизни самцов макаков, но ведется не столь жестоко. Их доминанты не нуждаются в союзе, потому что у макаков есть одна очень гнусная инстинктивная программа (встречающаяся у некоторых других стайных животных, например у собак). Стоит доминанту начать наказывать одного из подчиненных, как другие спешат ему помочь: кричат, кидаются в наказываемого калом, норовят ткнуть чемнибудь сами.

Этологи разобрались, как возникает такое поведение. Это переадресованная агрессия, накопившаяся в страхе перед доминантом. Она по обычному иерархическому принципу переносится на того, кто слабее. А таким во время наказания выглядит наказуемый) На это способны все макаки, но особенно «подонки», занимающие дно пирамиды: ведь они боятся всех и обычно могут переадресовывать агрессию лишь неживым предметам, а в этом мало радости. И вдруг наказуемый оказывается как бы ниже дна, слабее их, его можно безнаказанно ударить. Интересно, что самки, обычно в самцовые иерархические игры не играющие (их ранг ниже ранга любого самца), в это дело не только втягиваются, но и действуют усерднее самцов. Этот простой механизм позволяет доминанту без особого риска для себя подавлять нижестоящих. Стоит только начать, а дальше стадо докончит.

Согласитесь, что сходная программа срабатывает и у нас. Вы замечали в очередях, как продавщица (доминант в нашем подсознании, раз она что-то распределяет, чем-то руководит) моментально натравливает чуть не всю очередь на покупателя, попытавшегося потребовать что-нибудь, в том числе полезное для всей очереди,- работать быстрее, не обсчитывать, не хамить и т, п.? Вы замечали, что легче всего ей втянуть тех, кто подсознательно чувствует себя ниже и слабее других: женщин легче чем мужчин, пожилых женщин легче, чем молодых? Вы думаете, продавщицу этому тонкому психологическому приему нужно учить? Нет, он быстро выплывает из подсознания. У людей эта программа многолика. Проработка на собрании. Выговор в приказе. Показательный процесс. Публичная казнь. Толпа может побить осужденного камнями, требовать его смерти, а если ей выдать человека, только что занимавшего высокий пост, буквально разорвать на куски.

Человек отличается от макака и еще одной тонкостью: если второй никак не поощряет тех, кто срывает на наказуемом свою агрессивность, то первый самых активных может выделить, приблизить и возвысить. Так образуется самая страшная структура — иерарх в окружении подонков. В стихийно образующихся бандах подростков это обычное дело: сильный предводитель, вокруг него несколько гнусных и жалких подпевал, а ниже — значительно более сильные парни. Психологию и поведение «шестерки» очень сочно воспроизвел Р. Киплинг в знакомом с детства образе шакала Табаки, пристроившегося к тигру Шерхану.

В стихийных уголовных шайках «пахан» тоже обычно окружен «шестерками». То же срабатывает и на государственном уровне: тиран окружен сатрапами, отличительная черта которых — преступность, аморальность, трусость, подлость и агрессивность к нижестоящим. Древние греки называли такую структуру охлократией — властью наихудших.

Мы выяснили, что программа образования союзов в пределах одного ранга, существующая и у человека, не позволяет удерживать власть в одиночку. Но если ей будет противостоять программа набрасываться скопом на тех, кого атакует доминант, появляется возможность удержать власть в одиночку: небольшому союзу субдоминантов не устоять против атаки доминанта, поддержанной всеми подавленными в стаде. Вот он механизм, создающий тирана, опирающегося на «народ») Все тирании держат сильных личностей в повиновении, постоянно угрожая им скорой расправой низов.

Символы служат власти

Главный символ превосходства у приматов (как и у многих других млекопитающих и птиц) — это зрительно возвысить себя над остальными, занять высокое место и не допускать на возвышение остальных. Троны, престолы, президиумы, трибуны — дань этой древней программе. Есть и много других символов, в том числе и забавные.

Геронты и дети. Единственная радость у стариков-павианов — это дети среднего возраста. Пока павиан поднимался вверх по иерархической лестнице, они его не интересовали. (Разве что иногда поиграет с младшими детьми своей матери.) Но теперь в нем пробудилась врожденная программа учить их жизни. Окруженный восторженно взирающими на него детенышами (такой страшный для всех, и такой добрый для них), он показывает, как рыться в земле, раздирать гнилые пни, переворачивать камни, раскалывать орехи, докапываться до воды и делать многое другое, чему его учили в детстве и что постиг сам за долгую и удачную жизнь.

У каждого павианыша на доминантного самца с седой гривой есть три врожденные программы: «так выглядит тот, кому следует подчиняться», «так выглядит твой отец» и «учись у того, кто так выглядит». Иными словами, это Вождь, Отец и Учитель.

Программа на склоне лет поучать молодежь сидит и в нас, очень нужная программа. Беда лишь в том, что павианы живут в повторяющемся мире вечных истин, а мы — в быстро меняющемся мире, где знания и взгляды стариков могут оказаться устаревшими. Все по той же врожденной программе окруженность детьми — один из признаков иерарха. Поэтому тираны во всем мире всегда хотели, чтобы в ритуал их появления перед подданными входила стайка детей, неожиданно и радостно выбегающих откуда-то и окружающих тирана. Портреты лидера с одной-двумя маленькими счастливыми девочками на руках — обычный атрибут всех тираний. Казалось бы, такой дешевый этологический трюк, а как сильно действует на массовое подсознание) В ответ на врожденный сигнальный стимул — облепленного детьми самца — врожденная программа кричит: «Вот он, наш Вождь, Отец и Учитель)»

И сопровождающие его лица… Посмотрим, как стадо павианов встречает на границе своих владений стадо соседей. Самцы боевого возраста выдвигаются вперед, образуя развернутый полумесяцем строй, останавливаются и принимают позы угрозы. Так же поступают соседи. Иерархи проходят сквозь строй и медленно приближаются к границе, вглядываясь в иерархов другого стада, идущих навстречу. Если встреча произошла на границе и территория не нарушена, а стадо знакомое, иерархи, узнав друг Друга, сходятся с распростертыми руками и обнимаются. После этого могут встретиться и более молодые самцы.

И эту картину мы видели сотни раз в официальной кино- и телехронике. В наше время главы государств встречаются не на границе, а приземляются сразу в столице, и гость не везет с собой в нескольких самолетах военный эскорт. Но хозяин почему-то встречает его не чем-нибудь приятным — парадом красавиц, скажем, а проводит его мимо строя своих угрюмых солдат. Люди давно, наверное, отказались бы от этой процедуры, если бы она не тешила их инстинктов.

Быть свергнутым или погибнуть. Геронтов-павианов ждет один из двух финалов: или их свергнут, или они погибнут в схватке с леопардом. Леопард — самый опасный хищник для всех живущих в саванне обезьян. Он охотился и на всех наших предков, охотится на людей и поныне) Павианы боятся его всю жизнь. Но может настать день, когда доминанты переломят в себе этот страх и навяжут леопарду смертный бой.

Погибнуть на глазах у стада и подлых трусов — субдоминантов — разве это не геройская смерть? И с нашей точки зрения тоже. Сходство программ? Этнография дает этологу много фактов, достойных сравнения. У многих племен вожди должны были до вступления в должность или в случае сомнения в том, что они сохранили свои качества, собственноручно убить хищника из семейства кошачьих — леопарда, льва или тигра в Старом Свете, ягуара или пуму в Новом Свете. А уж шлем из головы кошачьихили шкура на плечах — атрибут вождя почти повсеместно и во все времена. Троны, покрытые шкурами тех же зверей. Их изображения у входа в резиденции. Скульптуры голов (отрубленных?), в массе включенных в архитектуру царских домов на обоих полушариях Земли. Заметьте, что хищники из некошачьих (волки, медведи), не бывшие потребителями наших предков в Африке, такой популярностью не пользуются. Разве что там, где крупных кошачьих вовсе нет. Все это красиво и благородно. Но есть малоприятная сторона: давно подмечено, что, боясь потерять власть, старые тираны склонны беспричинно ввергать своих подчиненных в бессмысленные и проигрышные войны. Можно ли думать, что один ив скрытых мотивов такого иррационального финиша жизни сходен с концом геронтов-павианов?

Вакантное место наверху. Пирамида, венчаемая несколькими особями, воспринимается как незавершенная: над иерархами мыслим еще один уровень, место для сверхиерарха. В мире животных возможность существования сверхиерарха не реализована. Он есть только в стае собак — ездовых, пастушеских или охотничьих: это их хозяин. Право человека стоять над собственными вожаками для собак самоочевидно: он им не ровня, он божество. Если хозяин удосуживается управлять стаей собак — очень хорошо. Но если ему недосуг — стая управляется собственными иерархами, но пиетет к хозяину от этого не убывает.

Нет ничего гениального в том, что повсеместно и многократно у людей возникала идея поместить на вакантное место сверхдоминанта нечто воображаемое, наделенное всеми сверхдоминантными качествами в их беспредельном выражении. Стоит сделать это, и иерархи становятся как бы субдоминантами сверхиерарха, его жрецами, а он — могучим защитником от остального стада. После того, как возникла речь, внушить почтение к воображаемому божеству — пара пустяков. Но и до речи можно было вызвать на какое-то время почтение у подчиненных, изображая свои особые отношения с чем-то страшным для остальных — грозным явлением природы, страшным местом или опасным животным. Это не фантазия: бездомная собака всегда чувствует себя ниже собаки, идущей с хозяином; выросший с большой собакой кот использует ее для внушения почтения котам, которые собак боятся; бык или буйвол, позволивший пастушонку вскарабкаться себе на спину, уверенно ведет за собой стадо. Чтобы повысить свой ранг, молодому шимпанзе хватило пустой канистры: нужно было лишь осмелиться подойти к этому опасному человеческому предмету, взять его в руки и научиться грохотать на страх другим.

Конечно религиозное чувство имеет сложную природу, и мы не собираемся ее обсуждать. Я всего лишь показал, что в наших врожденных программах построения группы наверху есть вакантное место. Его может занять либо воображаемое божество, либо очень даже реальный тиран.

Коллективная агрессия

Есть много видов, у которых отсутствуют программы коллективной агрессии. Человек к ним явно не относится. Дети рано начинают играть в войну, а став постарше, ведут территориальные войны почти всерьез; взрослые готовы воевать не на живот, а на смерть. Некоторые гуманитарии утверждают, что войны — плод свободной воли людей, что животные не воюют. Это не так.

Павианы любят ходить строем. Стадо павианов насчитывает несколько десятков голов. Оно занимает определенную территорию, на которой есть места кормежки и относительно безопасные места отдыха. Там стадо располагается не как попало, а особым порядком — лагерем. Когда павианы переходят с места на место, они идут в определенном порядке, который можно назвать походным строем. В середине стада идут старые самцы — доминанты. Из такого положения им удобно обозревать стадо и управлять им. Одновременно это и самое безопасное место в стаде в случае неожиданного нападения хищника.

Около доминантов идет самая ценная для них часть стада: молодые самки, самки, несущие детенышей младшего возраста, и несамостоятельные детеныши. С одной стороны, это позволяет за ними следить, а с другой — это безопасное место. Самостоятельная молодежь располагается по периферии ядра стада. Впереди стада, на расстоянии видимости, развернутой цепью идет авангард из самцов второго ранга (субдоминантов). Они занимают это положение по понятным мотивам: отношения с иерархами у них напряженные, они предпочитают держаться подальше от доминантов и не видеть их. Те же, напротив, предпочитают не терять субдоминантов из поля зрения, ибо все время подозревают их в двух грехах: прелюбодеянии с самками и покушении на власть. Авангард — наиболее опасное место. Столкнувшись с умеренно сильным хищником, авангард развертывается полумесяцем и стремится задержать его, а стадо в это время убегает. Хищники предпочитают не связываться с самцами, которые довольно сильны даже поодиночке, а тем более, когда действуют сообща.

Позади стада, тоже на расстоянии видимости, идет арьергард — самцы третьего иерархического ранга, для иерархов не опасные. Если стадо идет по пересеченной местности и обзор недостаточен, оно может выделять одну или две группы бокового охранения.

Каждый, кто знаком с армией, восклицает: «Это же предбоевой порядок пехоты!» Да, подобное построение на марше было известно с глубокой древности, так строятся боевые отряды современных «первобытных» народов. Поэтому весьма вероятно, что так строились древние первобытные люди и их двуногие предки — австралопитеки.

Защита территории — священный долг каждого павиана. Если стадо павианов встречает на своей территории пришельцев — оно их атакует и изгоняет прочь. Борьба за территорию — очень важная функция самцов. Без хорошей территории стадо не может существовать, процветание его зависит от ее размеров и качества. Ее нужно все время пытаться расширить за счет территорий соседних групп. Поэтому территориальные стычки между группами неизбежны.

Группы предков человека, видимо, тоже были территориальными, и для них борьба за территории была неизбежной — со всеми ее последствиями, включая соответствующие инстинктивные программы. Территориальные войны сопровождают всю известную нам историю человечества во всем мире, а у некоторых племен они стали главным занятием в жизни. Этнографы изучали такие застойные племена и, как правило, приходили к выводу, что эти войны давно лишились всякого смысла и пользы для воюющих. Эти вояки не способны дать своей воинственности сколько-нибудь разумное объяснение. Очень похоже на господство инстинктивных программ над обыденным групповым мышлением.

На подобной почве легко образуется группа воинов, которая, с одной стороны, существует как бы для защиты общества, а с другой — сама для себя. Большую часть времени они проводят в военных упражнениях, а время от времени находят повод повоевать с соседями. Если занятых «ратными трудами» воинов общество берется кормить, открывается путь, ведущий к возникновению паразитических военных каст. Каста может разрастаться, как раковая опухоль, истощая ресурсы общества. С древности до наших дней действует этот механизм излишней милитаризации, во многом определивший ход истории человечества. В наши дни всяк с удивлением понял, что военно-промышленный комплекс, преувеличивая опасность, исходящую от других стран, оседлал все ресурсы социалистического лагеря и направил их на свое все большее разрастание.

Дерутся плечом к плечу, а умирают порознь. У стадных обезьян саванны самцы четко взаимодействуют между собой в двух случаях: когда отбиваются от хищника и когда отстаивают территорию. В остальном они друг другу не помогают. Часто можно видеть, как за стадом павианов, хромая, тащится раненый член стада. С каждым днем он все больше отстает, слабеет и в конце концов погибает. И никто не окажет ему помощь, не поделится пищей. Смог выздороветь — повезло, не смог — погиб. У гиеновых собак иначе: они не только прекрасно взаимодействуют в момент охоты, но и заботятся о пострадавших: выставляют около них охрану, издалека приносят пищу. Нам поведение гиеновых собак симпатично и понятно, ведь и мы поступаем так же. А наши предки?

Видимо, очень долгое время они вели себя как павианы. Среди обследованных скелетов предков человека, живших миллионы, сотни и даже десятки тысяч лет назад, не встречено несущих следы успешно заживших травм, при которых человек теряет на время способность ходить. Значит, получившие подобную травму люди не выживали. Конечно, когда скелетов будет найдено больше, среди них могут оказаться и экземпляры с зажившими травмами, но пока мы должны считать, что предки человека бросали на произвол судьбы раненых членов стада. Не исключено, что помощь раненым появилась не раньше эпохи великих загонных охот, т. е. 12-6 тыс. лет назад. Без специальных исследований трудно решить, является ли принцип «сам погибай, а товарища выручай» нашей врожденной потребностью (и тогда это один из молодых инстинктов) или он ‘поддерживается одним лишь воспитанием. Кстати, каннибализм — тоже новоприобретение, его не было еще 10 тыс. лет назад.

Чему служила мстительность. Реакция стада на похищение из его рядов одного из членов хищником у разных видов своя. Многие травоядные млекопитающие и многие виды птиц относятся к этому как к чему-то неизбежному и незначительному: отбежали, тут же успокоились и продолжают прежнюю жизнь. В момент нападенм на стадо хищник тоже может быть атакован, но, схватив жертву, он больше ничем не рискует. Другие виды делают короткую попытку отбить собрата. Но стоит хищнику немного отбежать или отлететь, каК стадо прекращает его преследовать. А есть виды с удивительным поведением: они могут часами гнаться за хищником и донимать его. Всем знакомый пример — вороны. Если кто-то схватил ворону и поволок прочь, ее товарки скликают всех окрестных ворон, и те начинают с воплем преследовать хищника, не позволяя ему насытиться добычей. И зачастую им это удается: хищник в конце концов бросает труп вороны и спешит скрыться. Но этим неприятности для него не кончаются. Теперь, где бы он ни появился, вокруг слетаются вороны и поднимают гвалт. Жить в такой обстановке хищнику неуютно, а охотиться просто бесполезно. Такое поведение ворон очень эффективно. Хищник быстро усваивает, что ворону, может быть, и легко поймать, но съесть ее не так просто. А если и поймаешь, то потом наголодаешься: охотиться не дадут. С воронами лучше не связываться.

Многие обезьяны тоже мстительны, преследуют схватившего товарку хищника и долго ему мстят потом.

Человек проявляет ту же тактику. Вот, например, как описывали английские исследователи поведение индийских деревенских жителей, подвергшихся нападению тигра-людоеда. Когда тигр появляется в окрестностях, вся деревня прячется по домам и пассивно выжидает. Тигр может так обнаглеть, что расхаживает по деревне и заглядывает в дома. Но вот ему удалось похитить одного человека. Тут же вся деревня выходит из домов с тазами, трещотками, колотушками и начинает со страшным шумом и гвалтом преследовать людоеда. Тигр уходит, волоча жертву, старается спрятаться. Но его находят и снова преследуют. В конце концов тигр бросает жертву и уходит, а люди уносят труп в деревню.

Городскому человеку подобное поведение кажется нелепым: не лучше ли было бы упредить тигра и начать донимать его до того, как он кого-нибудь задавит? Может быть, и лучше, но на это у людей не хватает духу. Потребность же отомстить оказывается очень сильной и мобилизует коллективное поведение. Можно думать, что тактику преследования хищника с добычей с успехом применяли и предки человека.

Мстительность объединяет людей не только для борьбы с хищниками, но и в борьбе между разными группами людей. Вчитайтесь в «Илиаду», и вы обнаружите такие картины: два войска стоят насупротив и вяло обмениваются стычками. Но вот один герой убит. Тут же за его труп завязывается жаркая схватка, гибнут воины. Она продолжается, пока одна из сторон окончательно не завладеет трупом. Создается впечатление, что отбить тело павшего товарища — чуть ли не главная цель воюющих. А оставить поле боя с трупами товарищей в руках врага- -страшное и позорное поражение для всех воинов во все времена. С точки зрения холодного разума, потеря трупов никак не может быть существенной утратой хотя бы по сравнению с самой гибелью воинов.

Другое проявление той же программы — кровная месть, порой передающаяся от поколения к поколению. Есть и много других неожиданных проявлений все той же программы преследования хищников.

Каким могло быть первобытное стадо?

Живший в Африке 3-4 млн. лет назад прямоходящий предок человека — афарский австралопитек — был ростом около метра; сменивший его первый изготовитель каменных орудий — умелый человек — был того же роста. И лишь следующий вид — прямоходящий человек, появившийся там же около 1,6 млн. лет назад, был в полтора раза выше.

Ранние гоминиды не умели охотиться на крупных животных. Последние исследования показали, что они занимались собирательством, ловлей мелких животных, а также разыскивали и поедали трупы. Так что хотя они и имели под рукой заостренный камень, убить им хищника в одиночку, скорее всего, не могли.

Это были некрупные, от природы слабо вооруженные существа, к тому же бегавшие медленнее (даже в сравнении с макаком и павианом), очень неверткие и вдобавок не способные быстро вскарабкаться по стволу дерева. Они были беззащитнее шимпанзе, не говоря уж о гориллах. А жили в саванне, самой опасной для приматов среде. Следовательно, предположение о том, что они жили отдельными семьями или небольшими, слабо организованными группами (как гориллы и шимпанзе) не проходит.

В то же время очень сильная по зоологическим меркам агрессивность человека, его очень высокая (даже по сравнению с обезьянами) сексуальность, чувство ревности, приводящее даже к убийству соперника и, наконец, потребность мужчин с детства до старости бороться за свой иерархический ранг — все это для этологов бесспорное свидетельство того, что становым хребтом стада древних гоминид была жесткая иерархическая пирамида, образованная половозрелыми самцами. У очень многих живущих группой или небольшим стадом животных — орангутанов, львов, лошадей — во избежание бесконечных конфликтов самец-доминант изгоняет из стада других самцов, включая собственных сыновей. Но это все животные либо живущие в безопасности, либо хорошо вооруженные, либо быстро бегающие. Будь предки человека хорошо защищены, они, возможно, пошли бы таким же путем.

В те же времена и в тех же местах обитало пять видов «поздних» австралопитеков — наших громадных, моргучих, с мощными челюстями и зубами, прямоходящих двоюродных прапрадедушек. Вот им этот путь не был закрыт. Но наши мелкие, стройные, мелкозубые предки были плохо защищены, все взрослые самцы им были нужны для коллективной защиты самок и потомства.

С той же проблемой столкнулись в саванне предки нескольких видов макаков и собакоголовых. Они решили ее сходно, создав стадо, построенное на иерархии взрослых самцов. У разных видов организация отличается лишь некоторыми нюансами, звисящими, в частности, от того, насколько хорошо вооружены самцы. Зоологи уже довольно давно пришли к выводу, что и предки человека проделали конвергентно во многом похожий путь. Следовательно, мы должны присматриваться не только к социальной организации человекообразных обезьян, но и к организации стадных обезьян саванны, сохранивших до наших дней действующие модели социальной организации предков человека. Вот почему этологи тщательно изучают собакоголовых и макаков. Они нашли у них очень много поразительных аналогов, о малой части которых я уже поведал.

Равенство или иерархия. Мы видим, что в первобытном стаде предков человека не могл быть и тени равноправия. «Первобытный коммунизм» — выдумка кабинетных ученых прошлого века. К тому времени этнографы обнаружили у некоторых зашедших в тупик и вторично деградировавших племен, обитавших в крайне неблагоприятных условиях, разного рода «выверты». Одни были озабочены тем, чтобы ни у кого не было ничего своего, другие — сложным ритуалом дележа добычи между всеми, третьи следили за тем, чтобы все дедали одну и ту же работу сообща и одновременно, четвертые подавляли у сородичей всякое проявление инициативы, пятые настолько увлекались спиртным или объедались наркотиками, что были ни на что не способны, и племя поддерживалось усилиями не злоупотреблявших наркотиками женщин и т.п. Из этих крупиц некоторые авторы слепили образ первобытной райской жизни — «первобытного коммунизма», а другие — теорию матриархата. Наука быстро разобралась в этих заблуждениях. Но некоторые кабинетные философы прошлого века взяли их за основу для далеко идущих построений о прошлом и будущем человечества. В XX в. на всех материках, во всех климатических поясах и на представителях всех рас был поставлен гигантский эксперимент воплощения этих теорий в жизнь и построения на их основе коммунизма. Эксперимент, о котором физиолог И. П. Павлов сказал, что пожалел бы на него даже одну лягушку. В результате эксперимента повсюду вместо общества равенства возникли жестокие иерархические пирамиды, увенчанные тиранами — «паханами» в окружении «шестерок» — «тонкошеих вождей», по меткому определению О. Мандельштама.

Сопоставляя врожденные программы поведения, проявляющиеся у человека, с поведением стадных приматов, мы можем в общих чертах реконструировать построение стада у предков человека. Несомненно, что в основе своей оно имело мужскую иерархию.

Иерархическая пирамида самцов формировалась в первую очередь по возрасту. Внутри каждой возрастной группы самцы боролись за свой иерархический ранг как в одиночку, так и объединяясь в неустойчивые союзы. Если союз получался достаточно прочным, он пытался свергнуть самцов более высокого уровня в пирамиде. При удаче союз пробивался на вершину, и возникала геронтократия. Если на вершину прорывался один выдающийся по агрессивности самец — образовывалась автократия. Автократа окружали «шестерки» — особи с невысокими личными возможностями, но услужливые, коварные и жестокие. Иерархи все время подавляли субдоминантов. Те немедленно переадресовывали агрессию подчиненным, они, в свою очередь, тем, кто ниже, и так до дна пирамиды.

Стадо, особенно его подавленная часть, поддерживало автократа и геронтов, когда те наказывали кого-нибудь, особенно субдоминантов. Самки принимали участие в коллективных осуждениях и расправах. Автократ и геронты в случав необходимости натравливали находящихся на дне пирамиды на опасных для власти самцов. В стаде действовали принципы, описываемые словами: «где суд, там и расправа» и «иерарх всегда прав».

Детеныши видели в иерархах своих отцов, а те занимались их обучением. Иерархов любили самки, дети и самцы низких рангов. Только субдоминанты питали к ним подавленную агрессивность. Если вам показалось, что это было общество несчастных, вы заблуждаетесь; довольных-большинство.

От стада до империи

Обычные иерархические системы у позвоночных животных не могут быть слишком обширными по составу и охватывать большую территорию. Они построены на том, что ранг каждого известен каждому, т. е. все должны знать Друг друга и узнавать в лицо. Однако если есть инстинктивная программа всем поддерживать действия доминанта, то ему уже не обязательно знать всех. Достаточно, чтобы его все знали и знали его «шестерок». А еще лучше, чтобы и не зная, узнавали бы. Для этого достаточно, чтобы его ранг был на нем обозначен, написан на лбу, так сказать. А это достигается у человека использованием символов власти. Беря в руки, надевая на голову или плечи символы, можно управлять каким угодно количеством людей, создавать массовые, охватывающие обширные территории иерархические структуры, вплоть до государства.

Не будь в нас программы подчинения символам, чего ради толпа слушалась бы нескольких распорядителей, надевших себе на руку повязку, или внимала речам тех, кто взобрался на возвышение? И чтобы организовать и повести куда-то толпу, нужен символ — флаг, знамя. Мораль учит: «не сотвори себе кумира», т. е. она не рекомендует ослеплять себя воздействием символов. Разум тоже не рекомендует нам слепо подчиняться символам, и глядя со стороны на шествия с флагами сторонников чего-то, что нам чуждо или безразлично, мы остаемся спокойными.

Но если в опасности что-то дорогое нам, мы бросаемся защищать его символ, забыв все предостережения рассудка. Люди в самом прямом смысле готовы идти за символом в огонь и в воду, погибать, не рассуждая и не задумываясь. Лишь бы угроза исходила от других людей. Под знаменами идут на врага, свергают власть, но никто не ходит под знаменами бороться с наводнением, засухой, пожаром или саранчой.

Оскалы и улыбки. Иерархические стычки между людьми происходят много чаще, чем мы думаем. Дело в том, что естественный отбор создал много программ, смягчающих столкновения. Вот один довольно забавный пример. Демонстрация оскала — широчайше распространенная у позвоночных инстинктивная программа. Ее цель — предупредить при встрече с кем-либо о вооруженности и готовности за себя постоять. Приматы пользуются ею очень широко при контактах. Человек тоже скалит зубы при сильном страхе или гневе. Оказаться адресатом такой демонстрации неприятно.

Но у программы показа зубов есть еще два куда более мягких варианта. Первый — заискивающая улыбка. Так улыбается человек, вступая в контакт с тем, кого он побаивается. Второй — это широкая улыбка. Так улыбается другому спокойный, уверенный в себе человек. В сущности он тоже показывает вам, что вооружен и готов за себя постоять и в вашем снисхождении не нуждается. Но эта форма демонстрации настолько мягкая, что не только не вызывает у вас страха, а, напротив, действует приветливо и умиротворяюще. Давно замечено: когда путешественник из страны с тоталитарным режимом посещает страну, где люди чувствуют себя свободно, его поначалу удивляет, почему это они все время улыбаются друг другу и ему. Путешественник, привыкший к отсутствию улыбок или к заискивающей улыбке, обычной при тоталитарном режиме, в первые дни думает, что от него чего-то хотят.

Вы замечали, наверное, не раз, как склонный к авторитарности начальник, видя в зале совещания улыбающихся друг другу подчиненных, приходит в волнение и требует прекратить улыбаться. Ларчик открывается просто: во-первых, начальник привык, что ему при встрече сотрудники улыбаются иной улыбкой — заискивающей. Во-вторых, когда начальник подсознательно ощущает, что среди подчиненных есть лкэдц, чувствующие себя свободно, он настораживается: «Свободны от кого? От начальника? Не боятся? Значит, не уважают?»

Почему тирана любят. Когда начальник путает слова «бояться» и «уважать», он поступает так потому, что в нем срабатывает врожденная программа, как контролировать уровень агрессивности у подчиненных особей. Эта программа имеет два варианта — мягкий и жесткий. В конфликтной ситуации подчиненные должны испытывать к доминанту страх, а он к ним — смесь страха и гнева. Подобное состояние тяжело для обеих сторон и не должно быть длительным. В обычной ситуации для сохранения соподчинения достаточно, чтобы подчиненные испытывали очень легкий страх. Доминант воспринимает этот нормальный уровень страха как сигнал положительный. Он перестает бояться и отдыхает. Теперь он может проявить к подчиненным самые мягкие формы демонстрации превосходства — похлопать по спине (мягкая форма наказания), перестать хмурить брови, чем-то поощрить. Выросшие в жесткой иерархической структуре генералы даже в официальной обстановке заявляют, что «без атомного оружия нас перестанут уважать». Для них «бояться» и «уважать» — одно и то же, просто слово «уважать» приятнее и «уважаемому», и «уважающим».

У подчиненной особи по отношению к доминанту есть программа, дающая четыре варианта ощущений. Самый резкий из них — безысходная ненависть. Следующий вариант — чистый страх. С такими ощущениями жить очень тяжело. Многое меняется при третьем варианте: особь принимает поведение доминанта как должное и быстро, без всплеска эмоций, выдает точно отмеренную дозу умиротворяющего поведения.

А четвертый вариант вообще поразительный. Из-за неосознаваемого страха перед доминантом особь по своей инициативе проявляет к нему все существующие формы умиротворения и подчинения. А добровольное выражение такого поведения — это не что иное, как любовь. Любовь к доминанту может быть невероятно сильной и ослепляющей, т. е. скрывающей его недостатки и преувеличивающей его достоинства. Вспомните, как любит вас ваша собака. У каждого из нас эмоциональный отклик на превосходящих нас людей принимает один из этих вариантов. Весь набор чувств может вызвать один и тот же человек (это, конечно, очень тяжелый случай).

Если же вы ненавидите всех, кто чем-то выше вас — старшеклассников, учителей, артистов, ученых, писателей, отца родного, в вашей инстинктивной программе что-то сместилось. Бывает и обратное: человек перед всеми, кто доминирует над ним или мог бы доминировать — продавцами, кассирами, официантами, людьми в форме,- ведет себя заискивающе, а всех начальников без разбору любит. Второму человеку жить все же легче, чем первому.

Я думаю, что вы, читатель, теперь сами можете разгадать страшную по последствиям загадку «почему тиранов любят». Тирания создает атмосферу страха. Человеку тяжело жить в постоянном страхе перед доминантом. И от того, что его не видишь, не знаещь, чем он сейчас занят («а вдруг мной?»), страх только увеличивается. Настоящие тираны это интуитивно понимают и заполняют свои владения преувеличенными изображениями своей персоны: «видишь, я — всюду, стою и смотрю на тебя». Чем может помочь инстинктивная программа человеку в этом безвыходном положении? Только одним: переключиться на вариант любви к длительно и постоянно внушающему страх доминанту. Сразу жить становится легче, жить становится веселее. Теперь уж чем сильнее любовь, тем глуше страх. Конечно, среди «любящих» тирана много таких, кто просто притворяется. Но речь о других, о феномене искренней любви, и такой сильной, что когда тиран велит казнить человека (ни за что, просто подвернулся) — тот умирает с криком: «Да здравствует тиран!»

Я не шутил, когда написал, что стадо предков человека не было обществом несчастных: иерархические программы устроены так, что жить в нем было можно, а «всем довольные» встречались не только среди иерархов. К тому же жизнь смягчалась не имеющими отношения к иерархии альтруистическими программами.

«Пнуть мертвого льва». Сколько ни желают тиранам жить вечно, они все же смертны. Когда тиран умирает, общество расслаивается. Те, кого он не смог деформировать, воздают ему последние почести ровно настолько, насколько он их заслужил, с их точки зрения. Те, кто его очень любил, пребывают в безмерном горе. Те, кому он лично насолил, просто радуются. И те, и другие, и третьи как вели себя, так и ведут. Но многие резко меняют поведение и спешат, как говорили древние, «пнуть мертвого льва», точнее было бы сказать, леопарда.

Люди относятся к такой перемене по-разному. Одним такое поведение кажется безобразным, а другие его одобряют.

Говорят, что этим они «выдавливают из себя по капле раба». Но это чеховское выражение здесь неуместно. Раба надо было выдавливать, пока тиран был жив. Если человек этим регулярно не занимался, после смерти тирана рабское из себя уже не выдавить. Просто из раба молчаливого и покорного можно превратиться в раба разнузданного и крикливого. Без этологии «суету мышей вокруг мертвого кота» понять трудно. Дело в том, что в малоагрессивной по природе особи любого вида животных при длительном ее подавлении агрессивность никому не переадресуется. Ее адресат ясен — угнетатель, но особь не решается хоть как-то проявить ее в отношении адресата. Когда тот погибает, исчезает не только страх, но и снимается запрет причинять боль живому. И накопившаяся агрессивность изливается на адресата законного, но неживого. Заметьте, что люди, пинающие мертвого льва, обычно довольно хорошие люди. «Дно» в этом не участвует. И как раз наоборот, именно «дно» и очень плохие люди травят, мучают и казнят низложенного правителя.

«Смерть тиранам!» В том, что тирания преобразует страх перед тираном в любовь к нему, первыми разобрались древние греки. И поняли, что самому полису (древнему городу-государству) почти невозможно вырваться из ловушки тирании. Греки нашли простой способ лечить от тирании. Как заведется в каком-нибудь городе тиран, так остальные города собираются вместе, берут штурмом город и избавляют его от тирана. Эта технология «смерть тиранам» оказалась действенной: лет за сто греки их почти повсюду вывели.

Сбрасывание монументов как лечебная процедура. У нас еще не кончились повсеместное свержение памятников тиранам и их сатрапам и горячая дискуссия об этичности подобного поведения. В ходе нее высказано много умных мыслей, но все они выглядят отвлеченными построениями, ибо люди не знают и не понимают подсознательной основы своего поведения, его этологической базы. Мы уже выяснили, что тираны ставят повсюду свои преувеличенные изображения, чтобы вы жили в тревожном страхе. Эти памятники направлены против вас, против вашего психологического здоровья и психологического комфорта. Они совсем не безвредны для вас, пока вы их боитесь. У массы людей годами подавленная агрессивность к тоталитарному режиму переадресована этим истуканам. Все они испытывают нечто подобное тому, что испытывал Евгений в «Медном всаднике». И простейшее, чисто животное исцеляющее от страха действие — разрушить истукана, унизить его, заставить лежать у ног. Свергая огромные статуи своих палачей, народ пусть не цивилизованным, но зато самым биологичным способом освобождает себя от страха и агрессивности. Чувство облегчения так сильно, что повсюду, повергнув кумира, толпа принималась петь и плясать (а не все крушить). Урок чистой этологии. И не надо говорить, что народ разрушает произведения искусства, памятники своей истории. Тираны меньше всего заботились о том, чтобы их изображения были художественны. Они хотели, чтобы истуканы были «величественны», искусство сознательно приносилось в жертву психотехнике. Убрать их — такая же примитивная врожденная потребность, как вытереть плевок с лица. Вот когда народ исцелится от страха и любви к тиранам по-настоящему и совсем другими, много более сложными действиями, тогда он сможет признать этих истуканов памятниками своей истории. Но все же позорной истории. Ее каменными плевками в лицо.

Обратившись к нашему вероятному генетическому багажу, мы убедились, что в нем есть наследство, доставшееся нам от предков — прямоходящих стадных обезьян африканской саванны. Что эти программы поведения срабатывают, задавая определенную направленность некоторых сторон нашего социального поведения, ограничивая возможность свободного выбора. Что слепое или полуслепое следование им приводит к тому, что люди легко формируют автократические или геронтократические (Олигархические) иерархии, вплоть до весьма обширных, в которых большинство может не знать друг друга в лицо. И что эти структуры легко милитаризуются и ищут поводы для вооруженных конфликтов. (Кому мало уроков прошлой истории — посмотрите, как распадаются социалистические страны.) Понимать это далеко не бесполезно не только для того, чтобы лучше понять историю и события, современниками и участниками которых мы стали. Главное — это уроки на будущее. Осведомленный человек не станет надеяться на спасительность стихийного прихода к власти сильной личности: он заранее знает, какой «порядок» эта личность, наведет. Не может он надеяться и на то, что «авось все само собой образуется»; ведь он знает, что сам собой образуется худший сценарий. Наконец, он не увлечется призывами ни нацистов, ни религиозных фундаменталистов, ни анархистов, ни коммунистов. Ибо первые и вторые откровенно исповедуют жесткую иерархию, построенную на соответствующих инстинктах, а третьи и четвертые неизбежно отдают общество в полную власть тех самых биологических инстинктов, существование которых они столь яро отрицают в теории.

Автократические режимы опираются на инстинктивные программы

Блеск и нищета империй. У историка и этолога противоположное восприятие мощных автократических и тоталитарных государств прошлого и настоящего. Для историка эти многоступенчатые иерархические образования — достижения разума, блестящей организации, гениальных царей и полководцев. Они возвышаются над организацией прочих племен и народов, как египетские пирамиды над барханами песка.

Для этолога — это примитивные самообразующиеся структуры, просто разросшиеся до гигантских размеров. Их построили не гении, а «паханы». Самосборка геометрически совершенных структур бывает и в неживой природе. Каждый мог наблюдать, как в насыщенном растворе самособираются красивые кристаллы. Кто не любовался причудливой формой снежинок, образующихся из паров воды в воздухе) У воды есть несколько вариантов (программ) самосборки, и в зависимости от внешних условий образуются разные снежинки.

В силу инстинктивных программ люди самособираются в иерархические пирамиды, это почти так же неизбежно, как образование кристаллов. Если будет задействован весь ряд иерархических программ, люди могут образовать огромную по масштабам, но примитивную по устройству структуру соподчинения — авторитарную империю. Эта структура совсем не обязательно самая выгодная для каждого человека и всех вместе или самое эффективное и правильное из того, что люди могли бы создать. Это всего лишь самое простое. С этологической точки зрения, образовать автократическое государство — это не подняться на вершину, что требует верно направленных усилий, а скатиться в воронку, для чего можно либо вообще усилий не применять, либо применять их неверно, барахтаться. Взгляд неожиданный, но продуктивный. «Человек — животное политическое»,- написал когда-то Аристотель, знаток животных и создатель зоологии. Политическое — это полисное, образующее структуру иерархически оформленного поселения, как муравей — животное муравейниковое, озерная чайка — колониальное, медведь — территориальное, а аист — семейное.

Если подсознание определяет бытие. Мы познакомились с властью как прямым проявлением иерархических законов. Но между людьми есть еще и материальные — отношения. Какими они были у предков? — Для общественных насекомых сложно организованное, с разделением труда, производство пищи и строительство значат все. Ничего подобного у приматов нет (человек — исключение). Но некоторые материальные отношения между ними имеются, у этих отношений есть инстинктивная основа, и онато, конечно, сказала свое слово, когда и человек занялся производством материальных благ.

Старые представления о долгих сотнях тысяч лет коллективных охот на крупного зверя, а с ними и споры гуманитариев о том, как делили предки человека добычу, теперь стали анахронизмом. Период Больших Охот был кратким счастливым мигом, его прошло далеко не все человечество, и охотники почти везде вымерли, а не превратились в земледельцев. Те более полутора миллионов лет, когда происходила биологическая эволюция предков разумного человека, туши животных не добывали, а находили. Как в таком случае поступают звери и птицы в хорошо изученной зоологами саванне, довольно ясно: охраняя тушу от конкурентов, ее быстро разделывают, растаскивают по кускам и съедают, сколько в кого влезет. Хранить или таскать с собой недоеденное в саванне будет только идиот. Там даже прайду (устойчивой группе) львов и леопарду не всегда удается уберечь добычу от гиен и гиеновых собак. Спрятать ее почти невозможно: грифам и сипам сверху видно все.

Слабым, ничего не видящим ночью людям (ведь в отличие от старых представлений, мы теперь знаем, что ни костров, ни собак у них не было) подвергнуться из-за остатков туши нападению стай гиен или даже одиночного льва, тоже питающегося чужими объедками, было бы совсем некстати.

Большие запасы пищи впервые, по-видимому, стали появляться у растениеводческих популяций после сбора урожая. В силу мозаичного распределения пригодных для посевов участков и привязанности к ним в таких группах должна была ослабевать оборонительная структура. Вот тут-то их, вместе с их собственностью, и могла подмять под себя иерархически сплоченная группа ничего не производящих людей. Она могла выступить в роли захватчиков, а могла и в роли добровольно-принудительных защитников от других захватчиков. Она могла быть местной, говорящей на том же языке, а могла быть и пришлой.

С каким же набором врожденных программ люди могли вступить в экономические взаимоотношения? Да с тем же, что был у них и их предков всегда.

Шесть способов присвоить чужое. Почти все виды общественных животных имеют шесть врожденных программ заполучения чужого добра.

Первая — это захват и удержание самого источника благ: богатого кормом места, плодоносящего растения, стада малоподвижных животных, трупа, источника воды и т. п. Захваченное добро удерживается силой: всех, кого можно прогнать, прогоняют. Вы все могли наблюдать действие этой программы на кормушке для синиц. После ряда стычек ее захватывает самый настырный самец и старается никого больше не подпустить к пище. Синицы — пример всем знакомый, но очень простой. Есть виды с куда более изощрёнными приемами удержания источника благ, особенно когда этим занимаются не в одиночку, а группой. У человека подобная программа проявляется еще в раннем детстве. Поскольку, как правило, удержать за собой источник благ может лишь сильная особь, постольку для посторонних сам факт обладания им — признак силы и власти.

Вторая — это отнятие чужой собственности, силой, пользуясь своим физическим превосходством (ограбление). Дети начинают грабить раньше, чем говорить.

Третья — отнятие добра и благ у стоящих ниже рангом без стычки, «по праву» доминирования. Отнятие — один из способов утверждения иерархии (многие виды занимаются этим все время, хотя бы в символической форме). Так ведут себя и общественные обезьяны. У них подчиненные особи не только безропотно отдают все, что заинтересует доминанта, но и, упреждая его гнев, «каждый сам ему приносит и спасибо говорит». Сразу даже не поймешь, дань это или подарок. Много всякого интересного и грустного возникло на этой основе у людей. Во все времена начальники вымогали «подарки». Сколько стел сохранилось с перечислением и изображением подданных, выстроившихся длинной вереницей с подношениями тирану. В Москве был даже «Музей подарков товарищу Сталину». Для нашей же темы важен другой аспект: передача добра снизу вверх по иерархической пирамиде для людей «естественна» в том смысле, что имеет хорошо отлаженную инстинктивную основу.

Четвертая программа заполучения чужой собственности — похищение. Воровство принципиально отличается от грабежа тем, что его совершает особь, стоящая рангом ниже обворовываемой. Поэтому воруют животные тайно, применяя разного рода уловки, стащив — убегают и прячут или съедают незаметно. Когда у животного запускается программа воровства, то сразу предупреждает о запрете: попадешься — побьют. У обезьян из-за их жесткой структуры воровство процветает вовсю. Человек — тоже существо вороватое.

Пятая программа — попрошайничество. На него способны почти все животные. Вспомните зоопарк: это коллекция попрошаек разных видов. Очень часто поза попрошайничества имитирует позу детеныша, выпрашивающего корм. Попрошайничество кое-что дает: увидев особь, вставшую в эту позу, некоторые животные делятся пищей или могут потесниться на кормном месте. Общественные обезьяны — ужасные попрошайки, это знает всякий. Просят они так настойчиво и жалко, что не подать им трудно. Попрошайничество всегда адресовано вверх: обращено или к тому, кто захватил источник благ, или к более сильной особи, или к равной по рангу. Естественно, что попрошайничают в основном обезьяны, находящиеся на нижних этажах иерархии. Попрошайничество детенышей — особая статья, так же как попрошайничество самок, если их подкармливают самцы. У человека попрошайничество развито сильнее, чем у обезьян: мы все время что-нибудь просим или вынуждены просить.

Наконец, шестая программа — обмен. Он развит у обезьян и некоторых врановых. Меняются животные одного ранга. У обезьян и ворон обмен всегда обманный: у них есть очень хитрые программы, как обдурить партнера, подсунуть ему не то, захватить оба предмета, которыми начали меняться, и т. п. У человека обмен тоже развит, и подсознательная его сторона — обязательная выгода («не обманешь — не продашь»). Честный взаимовыгодный обмен — позднее достижение разума, борющегося с мошеннической инстинктивной программой.

Чье лицо у социализма? В прошлом веке, когда о жизни обезьян почти ничего не знали, сообщения о том, что они делятся пищей, привели в умиление некоторых мыслителей. Еще бы1 Стоит развить эту милую привычку дальше — и получишь общество справедливого распределения у предков человека. И в нашем веке некоторые умоляли зоологов: найдите, найдите «зачатки», они так нужны для фундамента Верного Учения) Раз оно их предсказывает — должны быть. Но все напрасно. Не нашли. Зато выяснили другое. Иерархи стадных обезьян никогда не делятся с другими самцами тем, что добыли сами, своим трудом. Они раздают отнятое у Других, причем то, что оказалось не нужным самому. При кочевом образе жизни все, что не смог сожрать и спрятать за щеку, приходится или бросать, или «распределять». Одаривают «шестерок» и самых униженных попрошаек, зачастую по нескольку раз вручая подачку и тут же отбирая. Эта процедура — не забота о ближнем, а еще один способ дать другим почувствовать свое иерархическое превосходство.

Этологи проделали с обезьянами много опытов по выяснению материальных отношений. Вот один из них. Если обучить содержащихся в загоне павианов пользоватьъ ся запирающимся сундуком, они сразу соображают, как удобно в нем хранить пожитки. Теперь, если доминанта снабдить сундуком, он только копит отнятое добро, ничего не раздавая. Если все получают по сундуку — доминант все сундуки концентрирует у себя. Второй опыт: обезьян обучили, качая определенное время рычаг, зарабатывать жетон, на который можно в автомате купить то, что выставлено за стеклом. Общество сразу расслоилось: одни зарабатывали жетон, другие попрошайничали у автомата, а доминанты — грабили, причем быстро сообразили, что отнимать жетоны, которые можно хранить за щекой, выгоднее, чем купленные тружеником продукты.

Труженики сначала распались на два типа: одни работали впрок и копили жетоны, тратя их экономно, а другие как заработают жетон, так сразу и проедают. Спустя некоторое время труженики-накопители, которых грабили доминанты, отчаялись и тоже стали работать ровно на один жетон и тут же его тратить. Эти и многие другие исследования показали, что на основе своих инстинктивных программ приматы коммунизма не строят. Они строят всегда одно и то же — «реальный социализм».

Прообраз «государства нового типа». Для историков и мыслителей XIX в. первыми государствами были рабовладельческие деспотии Среднего Востока, Теперь же мы знаем, что деспотиям предшествовали дворцы-государства. Они были на Среднем Востоке, в Средиземноморье, Индии, Китае, а также на Американском континенте (что особенно важно, потому что это независимые цивилизации). На сегодня это самые ранние государства в истории человечества. Устройство их поначалу казалось странным: центр всего-большое сооружение, целый лабиринт каких-то помещений. Постепенно выяснилось, что это разного рода склады — «закрома родины». Некоторые из государств обладали письменностью, плоды которой заполняют часть помещений дворца — это архивы. Содержание текстов не оставляет сомнения: это инструкции — что, где, когда сеять, жать, доить, сколько чего поставить в закрома и когда, кому, какие строительные и транспортные работы произвести. А также, кому сколько из запасов выдать на пропитание, посев, строительство. Исполняли все это окрестные поселения. Их могли населять местные жители, у которых отняли право инициативы, полусвободные крепостные, завоеванные аборигены, добытые войной государственные рабы — не столь важно. Управляла ими (ради их же блага, разумеется) централизованная административная система чиновников, построенная по иерархическому принципу. На вершине пирамиды стояло, видимо, несколько человек. По крайней мере, если царь и был, он был всего лишь военным предводителем. Формально собственность находилась в руках государства, чиновники ее только учитывали, собирали, перераспределяли и… гноили (о последнем свидетельствуют раскопки складских помещений). Из четырех действий арифметики им хватало двух: отнять и разделить. Такая экономическая система складывается очень легко из тех инстинктов-кубиков, которыми располагают приматы, и им соответствует, подобно тому, как структура власти складывается из иерархических кубиков.

Время смело государства-закрома. Но когда в нашем веке, при много более высоком техническом уровне людей заставили строить свои страны по утопическому, а посему невыполнимому проекту, они построили, что смогли. .А смогли они то, о чем предупреждали знающие люди: неэффективную сверхцентрализованную систему, в которой лишенные собственности и инициативы «массы» плохо работают, попрошайничают и воруют, а возвышающаяся над ними огромная административная пирамида разворовывает и уничтожает львиную долю того, что отнимет в свои закрома; систему, до тонкостей повторяющую государства-дворцы, построенные на заре истории. Как видите, инстинкты, превращающие столь привлекательную на бумаге идею социализма в уродца, по-прежнему живы, никуда они не делись за прошедшие 3-5 тыс. лет. И никогда никуда не денутся. Поэтому и через тысячу лет, если кто-либо вновь встанет на этот путь, получится опять социализм с обезьяньим лицом.

Сейчас полезно понять, что «реальный социализм», как всякое низкое (простое, достижимое разрушением) состояние, подобен воронке: в него очень просто скатиться, но из него очень трудно выбраться. Поэтому крах коммунистической идеологии в социалистических странах ничего быстро к изменить не может. Им суждено еще долго: барахтаться в тисках социалистической экономики, порождая разные ее варианты. И никакого значения не имеет, какими «несоциалистическими» словами будут называть это состояние.

Мы знаем лишь один способ противостояния этим инстинктам. Основу общества должны образовывать не лишенные собственности, инициативы и влияния на власть «массы» (они в таком состоянии автоматически превращаются в нерадивых попрошаек и воришек), а независимые от государства, производители, имеющие достаточно чего-то своего (земля, дом, орудия производства, акции и т. п.) для того, чтобы чувство собственного достоинства и уверенность — в собственных силах были точкой отсчета при бессознательном выборе мозгом подходящих программ поведения. Кстати, давно замечено, что как раз находящиеся в таком состоянии люди проявляют в наибольшей степени желание — помогать слабым из своего кармана, не требуя ничего взамен.

Поэтому общество свободного предпринимательства оказалось способным реализовать во вполне приемлемой для людей форме больше социалистических идеалов, чем общество «реального социализма».

Коммунистическая идея утопична именно потому, что она не соответствует нашим инстинктивным программам. Такое общество невозможно для людей даже на короткий срок. Для него нужен ни много ни мало, как другой человек. Коммунисты попробовали создать такого человека путем искусственного отбора, уничтожая десятки миллионов «недостойных жить при коммунизме», но оказалось, что подходящего материала для селекции нового человека среди людей просто нет.

Общественные насекомые (термиты, осы, пчелы, муравьи) имеют иные инстинктивные программы и на их основе образуют «коммунистическое общество», где царят рациональные и справедливые правила поведения, которые все выполняют честно и ответственно, а пища распределяется в соответствии с потребностью каждого. Для них коммунистическая цивилизация была бы осуществима. Зато появись там строители социализма или свободного предпринимательства, они потерпели бы крах, а их идеи объявили бы утопическими. Ибо муравьи — животные муравейниковые, а не политические. Аристотель понял, что поведение человека задано его первобытным, животным прошлым. Тьма комментаторов билась над фразой «человек — животное политическое», ища в ней некий темный, иносказательный смысл и отбрасывая буквальное прочтение.

Критика нечистого разума. Аристотель жил в эпоху, когда на Балканах демократические государства умирали одно за другим, уступая олигархии, а македонские цари Филипп и сын его Александр начали создавать автократическую империю с замахом на мировую. Так что Аристотель хорошо знал, что автократия и олигархия — не единственные формы взаимоотношений, на которые способна «общительная природа человека». Она способна создать и демократию. О ней мы поговорим несколько позже, а сейчас взглянем, до чего же додумались за 2,5 тыс. лет те философы, для которых демократия была случайным и тупиковым эпизодом античной истории, а главным путем человечества казалось строго иерархическое государство. А додумались они (И. Кант и другие немецкие философы) до «органической теории».

Государство и право, согласно ей, создается не на основе человеческого опыта и рассудочной деятельности людей, а как некий надорганизм, сотворенный богом. Оно имеет пирамидальную структуру во главе с монархом, желательно просвещенным и обязательно абсолютным по власти. В этой теории для этологов примечательно одно: смутное осознание того, что принципы, по которым собирается пирамида, и характер действий людей (их мораль, этика, право) людьми не придуманы, а заданы как бы изначально. Кем? Кант думал, что богом, а этологи — что инстинктивными программами, доставшимися нам от длинного ряда предковых форм, живших в совсем иных условиях. Дальше этологи и авторы «органической теории» опять расходятся: первые-то знают, что эти программы несовершенны, многие из них не хороши для современного общества, а некоторые просто гнусны, а философы сочли их идеальными, верхом совершенства. С нашей с вами точки зрения, следуя этим программам, построишь нечто мерзкое и кровожадное, а с точки зрения философов — идеальное государство всеобщего благополучия.

Дальнейшее развитие этого направления философской «мысли» очевидно: для успешного построения такого государства ему нужно предоставить (или оно должно взять само) неограниченные полномочия над людьми, стать выше законов, даже собственных. В XX в. Муссолини и Гитлер получили возможность проверить на людях теорию подобного государства, а Ленин, Сталин и их многочисленные последователи во многих странах создали тоталитарные государства. Эти гигантские эксперименты на сотнях миллионов людей показали, что на основе тотального подчинения общества иерархическому принципу образуется пожирающее людей чудовище.

Оно несравненно безобразнее тех обществ, которыми жили, руководствуясь теми же инстинктами, но в других условиях, предки человека. К сожалению, опыт мало что дает человечеству. Поэтому тоталитарные режимы будут возникать снова и снова, если с ними не бороться. Ведь они регенерируют и самособираются.

Демократия — плод разума, но не только его

К счастью для нас, иерархические программы — не единственные программы общения, заложенные в нас когда-то естественным отбором. Есть альтернативные программы, на основе которых мы можем строить иные отношения.

Объятия и улыбки. Все обезьяны легко возбудимы, раздражительны, агрессивны, обидчивы и злопамятны. И при этом очень общительны. Весьма противоречивое сочетание, не правда ли? Не удивительно, что у них есть много способов смягчать конфликты. Среди ритуалов приветствия, улыбок, похлопывания по спине и наделения пищей особую роль играют объятия. Наши ближайшие из ныне живущих родственников — шимпанзе — очень любят обниматься. Они могут подолгу сидеть, обняв друг друга, и получая от этого удовольствие и успокоение, Но еще чаще шимпанзе обнимают один другого, чтобы снять или предотвратить раздражение и обиду. И вполне успешно. Читатели знакомы с одним видом этих обезьян, но есть другой вид (или подвид) — карликовый шимпанзе, много менее известный. Этот на редкость добродушен и улыбается, как добрый, счастливый ребенок. Карликовые шимпанзе живут группой и соблюдают иерархию, но тратят на ее выяснение не много времени. Зато они подолгу успокаивают и умиротворяют друг друга улыбками, объятиями, чисткой шерсти, в том числе и «выискиванием вшей» в голове.

Все эти программы умиротворяющего поведения (включая и перебирание волос на голове) есть и у нас, и мы умеем ими пользоваться. Люди, как и карликовые шимпанзе, способны поддерживать отношения, в которых агрессивность сведена до минимума, иерархия не мешает дружескому общению, а само это общение ободряюще и приятно. Соответствующие традиции и воспитание позволяют очень многого добиться. Когда-то американцы открыли магический эффект одной из доступных человеку улыбок и начали обучаться ее изображать. Она воспроизводилась на тысячах плакатов» ею улыбались самые популярные в стране люди. Таблички «Улыбнись!» появились на дверях офисов и кассах магазинов. Прошло время — и Америка научилась и привыкла улыбаться. Европейцам поначалу американская затея казалась странной и даже лицемерной. Но увидев результат — смягчение агрессивности, и они стали учиться магической улыбке. Секрет ее в том, что когда два человека одновременно улыбнутся друг другу, иерархическая программа каждого из них воспринимает улыбку как мягкую, но уверенную в себе готовность к отпору, а другая программа — как поощрение. В итоге «где-то там» принимается подсознательное решение, что в данном случае можно не бояться и обойтись без выяснения иерархического ранга, сразу признать встречного равным себе.

О своем ранге можно не заботиться. Этологи обнаружили, что у некоторых видов общественных животных есть особи, уклоняющиеся от иерархических стычек. И не потому, что боятся. Просто для них это как бы не представляет интереса. Для многих людей иерархическая борьба тоже неинтересна. У них есть иные ценности и иные способы самоутверждения. Наблюдения за шимпанзе в природной обстановке позволили обнаружить особей с подобным поведением, в том числе и мужского пола. Они состоят в группе, не занимая в ней ни самого высокого, ни самого низкого положения, и в крайнем случае могут дать отпор агрессии. Но обычно они в иерархические стычки не ввязываются, продолжая заниматься своими делами. Некоторые даже пытаются, и притом успешно, примирять ссорящихся, обнимая и того и другого. Внутри группы шимпанзе много значат симпатии, на основе которых возникают особые дружеские связи, порой довольно теплые и долговременные. Оказывается, что с нелюбящими постоянно утверждать свой ранг самцами могут дружить иерархичные самцы, в том числе и высокого ранга. Значит, последние оценивают положение своего друга в группе как достойное.

Помимо дружбы «на равных» у шимпанзе есть покровительственная дружба, когда старший и более сильный защищает более молодого и слабого, а тот при этом не ведет себя заискивающе. У них есть и другие проявления альтруистического поведения: наделение пищей, сопереживание чужих успехов, неудач и страданий, взаимное обучение. Взрослые сестры сообща заботятся о детенышах, старшие дочери помогают матери заботиться о младших братьях и сестрах.

Множественность программ дает выбор. Антиагрессивные и альтруистические программы поведения шимпанзе, несомненно, родственны сходным программам нашего поведения. Ученые полагают, что такие программы были и у предков человека. Но у шимпанзе нет того набора программ жесткой иерархии и боевой организации, которые есть у нас и павианов. Поэтому группа шимпанзе не способна к четким и сложным оборонительным действиям и территориальным войнам. Да они и не нужны им при их образе жизни и умении лазать по деревьям, от которых они обычно далеко не уходят. Спят шимпанзе тоже в безопасности, строя на ночь гнезда на ветвях дерева.

Двойной набор программ социального поведения человека дает возможность их разнообразных комбинаций, в результате чего мы можем образовывать разные общественные структуры — от жестких авторитарных банд до почти лишенных иерархии клубов.

Что такое «инстинкт свободы»?

Об этом «инстинкте» часто пишут гуманитарии как о чем-то несомненном и свойственном человеку. Этологу трудно понять, что они под этим понимают и с какими действительно существующими у человека инстинктами можно его связать. Если «свобода» — это возможность делать, что хочется, ни от кого не зависеть и никому не подчиняться и иметь все, что хочешь, то такой «свободы» животное достигает, заняв вершину пирамиды, а человек — достигнув власти и богатства. Если свобода — это неучастие в иерархических стычках, то и такая программа у нас есть, но хотят жить согласно ей немногие. Ведь она предполагает, что я не только никому не подчиняюсь, но и никого не подчиняю себе. Дома, имущества, семьи и детей мне лучше не иметь: во-первых, это все нужно защищать, а во-вторых, они ограничивают свободу. Получается свобода индийских гимнопедиев, древнегреческих киников, недавних хиппи, современных панков и бичей.

Есть еще состояние «воли» — делать как раз то, что запрещено естественной моралью и нормами общества и не делать того, что требуется. Склонность к этому отчетливо проявляют многие животные, особенно молодые или оказавшиеся на дне пирамиды. Она проявляется в форме самообучения у маленьких детей, в форме протеста — у подростков, в криминальной форме — у воров, разбойников и т. п.

Скорее всего многие, говоря об инстинкте свободы, объединяют все три стремления. В таком виде «свобода» не доступна для всех и разрушительна для общества. Но если «свободу жить, как мне хочется» ограничить определенными правовыми рамками, она хотя бы потенциально осуществима для большинства людей в достаточно правовом демократическом государстве, признающем точкой отсчета для всех законов и решений определенный перечень прав человека.

Откуда взялась демократия? Демократическая форма организации самого маленького общества, в отличие от авторитарной, невозможна, если члены этого общества не умеют говорить. Одной мимикой и жестами коллективно не обсудить сколько-нибудь сложные вопросы и не выработать их решения. Поэтому ни одну из общественных организаций животных, даже самую доброжелательную к каждому члену (дельфины, например), не назовешь демократией в человеческом понимании.

Если демократия невозможна без языка, то ясно, что до возникновения речи она у наших предков не возникала. Кажется, что бригады загонных охотников — самое подходящее место для зарождения некоторых начатков демократических взаимоотношений. Одним из ее преемников была «военная демократия» плававших на кораблях полуразбойников-полуторговцев. Древние греки, начинавшие свой путь в этом амплуа, первыми осуществили ее в своих городах в постоянной борьбе с тиранией и олигархией, т. е. структурами иерархическими. Греки нащупали простой механизм; те, кто лично свободен, имеет дом, собственность и семью, образуют собрание, принимающее законы в защиту этих ценностей (а они соответствуют инстинктивным потребностям человека). Исполнительная власть образуется из тех же граждан по жребию. Такой способ, конечно, не дает власть в руки самых компетентных, но зато он мешает пробраться к власти самым настырным. Все спорные вопросы на основе законов решает суд, в котором каждый может обвинять и защищать.

Суд защищен от захвата его настырными гражданами своей многочисленностью: в него входят сотни граждан. Наконец, людей, проявивших склонность к захвату власти или приобретших опасно большое влияние на граждан, народное собрание подвергает остракизму — изгнанию по результатам тайного голосования. Современная демократия заботится о сохранении возможности заниматься политикой тем, кто остался в меньшинстве (но только в рамках законных действий). Греки так к меньшинству не относились, потому что оно было против самого демократического строя и стремилось свергнуть его.

Почему демократию нужно все время отстаивать? Может ли такая система возникнуть сама собой, на основе инстинктивных программ? Конечно, нет. Это продукт разума, продуманная система коллективного воспрепятствия образованию иерархической пирамидальной структуры с жаждущими власти особями на вершине. Ее нужно все время поддерживать политической активностью граждан. Древним грекам не удавалось удержать полис в состоянии стабильной демократии. Рано или поздно, опираясь на поддержку недовольных, власть захватывал очередной вожак и устанавливал авторитарный порядок — тиранию. Со смертью тирана его менее решительные преемники образовывали олигархию — «коллективную» власть «наилучших», которая постепенно ослабевала настолько, что удавалось восстановить демократию.

Аристотель очень точно описал, этот кругооборот: демократия сменяется тиранией, та — олигархией, а она — опять демократией. Возможность «хождения по аристотелеву кругу» есть и в наше время, но она не столь обязательна, как в греческих полисах, потому что каждая форма правления научилась себя защищать.

Демократическое общество возникло и долгое время существовало в Древнем Риме, где было прекрасно оформлено юридически. Римляне нашли более эффективный, чем жребий, метод занятия руководящих должностей — выборы посредством избирательной кампании; тот же способ применялся для заполнения представительных коллегиальных органов. Римская демократия деградировала из-за непомерного расширения границ владений этого городагосударства. В условиях подчинения Риму все новых народов демократическая система вырождалась в централизованную имперскую, а в империи демократия неэффективна и поэтому невозможна.

Демократия родится из уважения «естественных прав». Исчезнув с лица Земли на сотни лет, демократия медленно, шаг за шагом, начала нарождаться в Англии, а потом и в других странах. С одной стороны, она использовала достижения римского права, создававшегося почти тысячу лет — от Законов 12 таблиц (450 г до н. э.) до Кодекса Юстиниана (525 г. н. э.). А с другой — опиралась на теорию о «договорном государстве» Т. Гоббса и Дж. Локка. Согласно этой теории, человек изначально (в «естественном состоянии») чувствует за собой право на свободу и собственность и хочет, чтобы они были защищены от посягательств, а с другой стороны, склонен посягать на свободу и собственность другие.

С точки зрения современных знаний этологии это верно. И те и другие врожденные программы сидят в человеке, но согласно договорной теории, в результате возникает борьба всех против всех, анархия и хаос. Этолог согласен только с первой частью фразы (о борьбе). Возникает же в результате борьбы не «первобытный хаос», а иерархическая структура, которая может преобразоваться в государство автократического типа.

«Договорная теория» рассматривает другой путь: люди во взаимных интересах договариваются об ограничении своих прав таким образом, чтобы право на свободу и собственность было обеспечено всем. При выработке законов и решении спорных вопросов они опираются на некие нравственные постулаты, которые есть в каждом человеке. Созданное таким образом государство — продукт борьбы разума против «естественного состояния». Здесь этологу нравится прежде всего понимание того, что нравственность есть в человеке изначально. Этологи называют ее врожденной моралью, врожденными запретами. Государство, построенное ради защиты прав человека и основанное на законах, стоящих выше государства и любого человека,это демократическое государство. Живя в таком государстве, человек может воспитываться не в духе борьбы за или против чего-то, а в духе добродетели, о важности чего говорил еще Аристотель.

Итак, демократия — продукт борьбы разума с теми животными инстинктами людей, которые толкают их самособираться в жесткие авторитарные иерархические системы. Демократия использует и позволяет большинству людей реализовать другие инстинктивные программы, тоже заложенные в человеке — жздание быть свободным, потребность иметь собственность (включая землю, дом, семью), запрет убивать, грабить, отнимать, воровать, притеснять слабых. Демократия использует неизбежную для человека пирамидальную схему организации и соподчинения, но путем избирательной системы, разделения законодательной, исполнительной и судебной властей и независимостью средств информации. Это лишает иерархическую структуру ее антигуманной сущности и заставляет ее в значительной степени работать на благо всех людей, а не только тех, кто находится на вершине пирамиды. Как сказал когда-то У. Черчиль, демократия не есть идеальная форма правления, но она самая лучшая из всех форм, найденных человеком.

В отличие от Единственно Верных Учений, этология никогда не претендовала на исчерпывающее объяснение поведения животных, не говоря уж о человеке. О последнем она может сказать неизмеримо меньше любой гуманитарной науки. Просто этологи чувствовали, что, обладая особыми знаниями в своей области, они могут иногда подсказать гуманитариям, где еще можно поискать ответы на некоторые трудноразрешимые вопросы. Иногда подсказка оказывалась уместной. Например, разгадка Эдипова комплекса, начатая психоаналитиками, а потом зашедшая в тупик, вышла из него благодаря привлечению этологической информации. Набросанная во второй и третьей частях этого эссе мозаика фактов, могущих иметь отношение к социальному поведению человека, вовсе не претендует на обязательность; у нее простая цель — напомнить, что когда мы пытаемся понять человека, никогда не следует забывать о его биологии. А еще лучше ее знать.

В частности, помнить хотя бы следующее.

· Человек, как и все животные, имеет множество врожденных программ поведения (мы родимся с некоторыми знаниями об окружающем мире и правилами поведения в нем), и в нужный момент они срабатывают.

· Эти программы создавались в далекие времена и в совсем иной среде, мало похожей на ту, в которой мы теперь живем. Поэтому реализуемое ими поведение не всегда адекватно обстановке, рационально и даже желательно. (Не все что естественно — хорошо.)

· В силу изначальной запрограммированности, люди не абсолютно свободны в своем поведении, один сценарий его они осуществляют легко, другой — с трудностями, а некоторые сценарии могут быть вообще невыполнимы. (Не все придуманные разумом планы для нас осуществимы.)

· Для большинства ситуаций мы имеем достаточный набор альтернативных программ, на основе которых можно построить несколько вариантов поведения. (Все мы изначально «знаем», как воровать, и знаем, что это плохо; будем ли мы ворами или честными, зависит от нас, а не от нашей природы.)

· Наш мозг так устроен, что его отвечающая за сознание часть не только не может ознакомиться с содержанием врожденных программ, но даже не знает об их существовании. Поэтому когда программа начинает реализовываться, сознание ее обслуживает, не замечая этого. Оно ищет и находит какие-то свои объяснения поведения и его мотивов, совсем не обязательно верные. (Нельзя доверяться собственной рефлекции, т. е. самоанализу на основе субъективных ощущений и идей, и менталитету — бытующему представлению о происходящем, потому что они дают иногда путаную, тенденциозную и алогичную картину.)

Ну, а главная задача этого эссе — доставить читателю удовольствие от знакомства с этологией на примере не самого изученного, но зато самого интересного для нас вида — нас самих/

Важнейшие работы по этологии

Лоренц К. КОЛЬЦО ЦАРЯ СОЛОМОНА. М.: Мир, 1970.

Лоренц К. ЧЕЛОВЕК НАХОДИТ ДРУГА. М.: Мир, 1971.

Тинберген Н. ПОВЕДЕНИЕ ЖИВОТНЫХ. М.: Мир, 1969.

Тинберген Н. ОСЫ, ПТИЦЫ, ЛЮДИ. М.; Мир, 1970.

Lorenz K. DAS SOGENANNTE BOSE; ZUR NATUR GESCHICHTE DER AGGRESSION, Wien, 1963.

Lorenz K. UBER TIERISCHES UND MENSCHLICHES VERHALTEN. Ges. Abh. Bd. 1, 2. Munchen, 1966.

Lorenz K. BEHIND THE MIRROR. 1977.

Tinbergen N. THE STUDY OF INSTINCT. Oxford, 1951.

Реферат: Кембрийский парадокс

Кембрийский парадокс

Рафаил Нудельман

Примерно 530 миллионов лет назад, в начале кембрийской эпохи, на Земле произошло уникальное событие — внезапно, быстро и почти одновременно возникло множество новых биологических форм, ставших предшественниками важнейших типов современных организмов вплоть до человека. Многим биологам до сих пор трудно примириться с мыслью о реальности этого кембрийского взрыва. В одном из стандартных учебников биологии для американских университетов можно, например, и сейчас прочесть утверждение, что «формы, жившие в тот (кембрийский) период, наверняка должны были произойти от предков, существовавших по крайней мере за сотни миллионов, а то и миллиарды лет до того». Но в том-то и загадка кембрийского взрыва, что никакие переходные, промежуточные формы не соединяли появившиеся тогда новые типы организмов с бактериями и простейшими водорослями, которые населяли земные океаны до них. И это отсутствие привычного «мостика» ставит перед биологами труднейшую задачу — объяснить, каким образом мог произойти такой загадочный эволюционный скачок.

Кембрийская эпоха была уникальной поворотной точкой в истории эволюции. Это означает, что и причины, вызвавшие этот неповторимый биологический взрыв, тоже должны были быть уникальными. Но что это за причины? Одна или много? Какого рода — чисто биологического? А может, физико-химического или геологического? Или того, и другого, и третьего вместе?

А был ли «взрыв»?

Необычайное внимание недавно привлекла статья профессора Калифорнийского технологического института Киршвинка и его сотрудников Риппердана и Эванса, в которой выдвигалось сенсационное утверждение, будто около полумиллиарда лет назад наша планета претерпела подлинный кувырок в космическом пространстве. По данным авторов, в ходе этого катаклизма наша планета повернулась на целых 90 градусов относительно своей оси, в результате чего основные материки Земли сменили свое прежнее местоположение — у полюсов — на нынешнее.

Разумеется, научные и научно-популярные журналы мира тотчас оповестили своих читателей о новой сенсационной гипотезе. Но что удивительно — все сообщения о ней шли под заголовками типа: «Поворачивающаяся Земля объясняет кембрийскую загадку», или «Кувырок планеты — причины кембрийского взрыва». Действительно, в завершение своей статьи авторы напрямую связывали результаты своих исследований с тем великим эволюционным скачком, который произошел на Земле те же полмиллиарда лет тому назад. Они писали, что обнаруженный ими древний планетарный катаклизм вполне мог стать исходным толчком, повлекшим за собой этот загадочный скачок.

Напомню и другую публикацию, посвященную кембрийскому «биологическому Биг Бэнгу»: статью трех других американских ученых, на этот раз биологов — Валентина, Яблонского и Эрвина. И хотя статья была названа строго научно: «Происхождение телесной планировки многоклеточных организмов», подзаголовок не оставлял сомнений в том, что и эта работа имеет прямое отношение к кембрийской загадке. «Недавно обнаруженные окаменелости и новое понимание процесса развития организма, — писали авторы, — открывают неожиданные возможности для объяснения загадки взрывообразного возникновения новых видов в начале кембрийской эпохи».

Какие же причины порождают эти непрестанно возобновляющиеся попытки объяснения заурядного, казалось бы, эволюционного скачка, каким представляется кембрийский взрыв непосвященному человеку? Ведь история эволюции знает и другие, не менее катастрофические и не менее загадочные события — например, поголовное и почти одновременное исчезновение динозавров, произошедшее 65 миллионов лет тому назад, или так называемая Великая Смерть («Пермская катастрофа», как ее еще называют) — массовое и стремительное вымирание живых организмов в земных океанах в пермскую эпоху, 245 миллионов лет назад, когда «разом» погибли около 95 процентов всей тогдашней морской фауны. Почему они не привлекают такого напряженного и непрестанного внимания? Почему именно кембрийский взрыв вызывает самые острые и незатихающие споры вот уже свыше ста пятидесяти лет, почти с самого момента его открытия?

Ответ состоит в том, что среди всех многочисленных загадок биологического прошлого Земли кембрийский взрыв занимает особое место. В отличие от всех прочих катастроф, неизменно связанных с вымиранием тех или иных живых видов, этот взрыв привел к стремительному появлению множества новых биологических форм.

Это рождение новых форм было совершенно внезапным. Нет никаких свидетельств, будто ему предшествовало длительное накопление постепенных изменений и усложнений.

Далее, это непонятное появление новых форм не растянулось на всю кембрийскую эпоху или хотя бы значительную ее часть, а произошло почти одновременно, в течение каких-нибудь трех-пяти миллионов лет. В геологических масштабах времени это совершенно ничтожный срок — он составляет всего одну тысячную от общей длительности эволюции, что и заставляет назвать этот эволюционный скачок «биологическим взрывом». Последствия этого взрыва имели уникальное значение для эволюции жизни на нашей планете — они разделили историю этой эволюции на две неравные части. Если до-кембрийская эпоха была временем единоличного господства одноклеточных организмов, то после-кембрийская стала эпохой многоклеточных форм. В ходе кембрийского взрыва впервые в истории эволюции возникли многоклеточные организмы современного типа, сложились все основные характеристики тех телесных «планов», по которым эти организмы строятся до сих пор, были заложены предпосылки будущего выхода этих организмов из морей на сушу и завоевания ими всей поверхности Земли.

Вот как это выглядело, исходя из нынешних научных представлений. Земля, согласно современным оценкам, образовалась около четырех с половиной миллиардов лет тому назад. Первые одноклеточные организмы в ее океанах появились около трех с половиной — четырех миллиардов лет назад. Иными словами, жизнь на Земле возникла почти сразу же после того, как возникли необходимые для этого условия — охлаждение планеты, образование земной коры и океанов. Тем не менее, сделав этот первый, самый важный шаг, эволюция почему-то затормозилась на целых три миллиарда лет. Перед нею как будто бы стоял некий невидимый барьер, которого она не могла преодолеть. Все это время она ограничивалась лишь изменением и совершенствованием уже существующих видов — микроскопических бактерий и простейших водорослей.

А затем за кратчайшее время, напомню — за три-пять миллионов лет, возникает «новая жизнь»: прообраз и предтеча современной.

Так что же случилось тогда — 530 — 540 миллионов лет назад?

Уникальность и загадочность особенностей Кембрийского взрыва — вот что привлекает к нему неослабное внимание биологов на протяжении последних ста пятидесяти лет.

Сложность проблемы состоит, однако, не только в этой загадочности кембрийского «биологического Биг Бэнга» и причин, его породивших. Не менее важным толчком к острым и непрекращающимся спорам вокруг него служит тот факт, что проблема Кембрийского взрыва имеет еще и прямое отношение к дарвиновской теории эволюции. Точнее говоря, попросту ей противоречит. Первым, кто это осознал, был сам Дарвин. Он же был первым, кто предложил возможный выход из этого противоречия. Однако предложенная Дарвином гипотеза не удовлетворила многих его последователей, и в результате биологи-эволюционисты разделились на два враждующих лагеря, спор между которыми длится вот уже полтора столетия. Попробуем разобраться в этом споре.

Первооткрывателем Кембрийского взрыва был Роберт Мэрчисон — английский аристократ, который под влиянием своей честолюбивой жены решил заняться наукой. Изучая окаменелости древних эпох, обнаруженные в соответствующих отложениях, он обнаружил, что слои этих отложений разделены резкой границей. Ниже этой границы они крайне бедны биологическими останками и демонстрируют повсеместное распространение одних лишь простейших одноклеточных организмов — бактерий и водорослей, а затем, начиная с кембрийской эпохи, около 550 миллионов лет назад, внезапно обзаводятся невиданным богатством новых биологических форм. Будучи человеком верующим и разделяя убеждение великого Линнея, что «существует ровно столько видов, сколько их первоначально сотворил Создатель», Мэрчисон расценил открытое им явление как прямое свидетельство вмешательства Божьей руки в развитие жизни. Понятно, что такое креационистское (от слова creation — сотворение) объяснение было несовместимо с представлением о естественной эволюции биологических форм.

Мэрчисон опубликовал результаты своих исследований в тридцатые годы прошлого века. Несколько десятилетий спустя вышла в свет знаменитая работа Дарвина «Происхождение видов», в которой впервые последовательно излагалась и подробно аргументировалась теория развития жизни на Земле, основанная на представлениях о наследуемых изменениях и естественном отборе. Разумеется, Дарвин не принимал креационизма. Но он сразу же усмотрел, что Кембрийский взрыв является камнем преткновения для его теории в другом — не менее важном — аспекте.

Дело в том, что, по Дарвину, эволюция должна была происходить постепенно, плавно и непрерывно, то есть, как сегодня говорят, градуально. В своей книге он весьма недвусмысленно писал: «Естественный отбор ежедневно и ежечасно подвергает строжайшему придирчивому обследованию все происходящие в мире изменения, даже самые малейшие, отвергая то, что плохо, сохраняя и улучшая то, что хорошо… Мы не замечаем этих медленных изменений в их постепенном становлении и замечаем их лишь тогда, когда ход времени отмеряет огромные промежутки целых исторических эпох».

Понятно, что дарвиновский градуализм был несовместим с наличием столь резкого, кратковременного и стремительного явления, как Кембрийский взрыв. Градуализм покоится на убеждении, прекрасно сформулированном знаменитым популяризатором дарвинизма Т.Х.Хаксли: «Природа не терпит скачков». Противоречие с данными Мэрчисона настолько волновало Дарвина, что в предисловии к последнему изданию своей книги он специально отметил «В настоящее время это явление (Кембрийский взрыв. — Р.Н.) остается необъяснимым, и оно поистине может быть рассматриваемо как убедительный аргумент против взглядов, развиваемых в данной книге».

Как уже сказано, Дарвин попытался найти выход из возникшей ситуации. Возможно, предположил он, Кембрийский взрыв, на самом деле, не был настоящим «взрывом»; возможно, в действительности ему предшествовал длительный период постепенного накопления эволюционных изменений и становления новых биологических форм; но Мэрчисон попросту не сумел обнаружить эти предшествующие, промежуточные формы. Это объяснение позволяло сохранить тот непрерывный и плавный характер эволюции, который Дарвин постулировал на основе собранных им эмпирических данных и который был в его глазах стержневой особенностью всего эволюционного процесса.

Некоторые биологи-эволюционисты не согласились с дарвиновским толкованием кембрийской загадки. (Уже Хаксли в своем письме Дарвину накануне публикации «Происхождения видов» предупреждал: «Вы напрасно взвалили на себя совершенно ненужную трудность, приняв, что природа не терпит скачков».) Эти дарвинисты вообще не могли принять дарвиновского градуализма. Он казался им не столько выведенным из эмпирических фактов (ведь противоречил же он фактам Мэрчисона!), сколько привнесенным в биологию извне.

Не так давно известный современный биолог и популяризатор дарвинизма Стивен Дж. Гулд предположил в этой связи, что свою нерушимую веру в градуализм Дарвин заимствовал у своего предшественника, знаменитого основателя современной геологии Чарльза Лайелля, который был его близким коллегой и личным наставником (Дарвин делал свои первые научные шаги именно в геологии). Для самого же Лайелля, утверждает Гулд, градуализм был чем-то большим, чем просто эмпирическим научным принципом. Он представлялся ему необходимой основой подлинно научного понимания и подхода. По мнению Лайелля, утверждение, будто отдельные этапы развития могут быть разделены резкими, катастрофическими скачками, подспудно возрождает веру в сверхъестественные чудеса и в Божье вмешательство в историю, иными словами — возвращает человеческую мысль к донаучным, религиозным временам. (Тот же Гулд замечает, что это решительное неприятие скачков, катастроф и революций отчасти было также отражением общего духа викторианской эпохи с ее верой в плавный, постепенный и безостановочный прогресс.)

Напомним, однако, что уже во времена Лайелля и Дарвина существовала и другая точка зрения, которую наиболее энергично развивал французский натуралист Жорж Кювье и которая сегодня именуется «катастрофизмом». Согласно этой концепции, геологическая (и, как следствие, биологическая) история Земли развертывалась далеко не плавно, а, напротив, изобиловала скачками и разрывами катастрофического характера, которые, впрочем, не имели ничего общего со сверхъестественными чудесами или Божьим вмешательством, а поддаются вполне естественному, рациональному объяснению. Кембрийский взрыв прекрасно вписывался в эту концепцию, и именно это обстоятельство побудило многих эволюционистов оспорить гипотезу Дарвина, признать реальность кембрийского скачка и перейти на позиции «катастрофизма».

Так случилось, что кембрийская загадка с самого начала разделила дарвинистов-эволюционистов на два противостоящих лагеря, по-разному понимающих ход биологической эволюции. По одну сторону водораздела оказались убежденные «градуалисты», по другую — столь же убежденные «катастрофисты». (Третий лагерь, противостоящий и «градуалистам», и «катастрофистам» в своем полном отрицании эволюции вообще, составляют современные «креационисты»).

Сторонники дарвиновского градуализма предлагают различные возможные объяснения отсутствию докембрийских промежуточных форм. Одни утверждают, что предшествующие кембрию биологические формы не сохранились потому, что не имели скелета или наружного панциря и были мягкими, желевидными (что, кстати, в основном соответствует истине). Другие объясняют отсутствие переходных форм в до-кембрийских отложениях чисто физическими причинами, утверждая, что до-кембрийские породы подверглись такому сильному нагреву и давлению, что в них не сохранились никакие биологические останки (что не вполне соответствует истине). Третьи выдвигают предположение, что до-кембрийская жизнь развивалась в озерах, а кембрийский взрыв — попросту следствие бурной и быстрой миграции уже сформировавшихся в этих озерах биологических форм в моря и океаны (эта гипотеза получила своеобразное развитие в упомянутой выше работе Киршвинка и сотрудников). Все эти гипотезы объединяет стремление показать, что переход от до-кембрийских форм к после-кембрийским был главным и непрерывным, только следы его по тем или иным причинам пока не найдены или вообще не сохранились.

И действительно, не так давно исследователям удалось обнаружить первые виды многоклеточных организмов, непосредственно предшествовавших кембрийским. Они были найдены в отложениях вблизи австралийского поселка Эдиакара и потому получили название «эдиакарских». Почти до самого последнего времени, до восьмидесятых годов, эдиакарские организмы трактовались в духе дарвиновского градуализма — как промежуточное звено в истории постепенного усложнения, или эволюции биологических форм от до-кембрийских к после-кембрийским.

Но около пятнадцати лет назад более тщательное изучение этих останков показало, что, на самом деле, они не имеют связи с современными биологическими формами. Возможно, они вообще представляли собой некую особую, тупиковую ветвь биологической эволюции, которая не дала никакого продолжения. Некоторые биологи полагают, что эта ветвь жизни была уничтожена в ходе какой-то катастрофы, предшествовавшей Кембрийскому взрыву. В ходе дальнейшего рассказа нам еще придется вернуться к таинственной эдиакарской фауне.

Разумеется, невозможно исключить, что надежды Дарвина и прочих «градуалистов» еще оправдаются и со временем будут найдены какие-то другие отложения с таким же, как на шельфе Бэрджесса или в Китае, богатством биологических форм, но только отложения эти будут до-кембрийские, а формы — промежуточные, предшествующие кембрийским. В этом случае дарвиновская теория эволюции сохранится вместе со всем ее градуализмом, постепенностью и плавностью развития. Но пока ничего подобного не обнаружено, и на этом основании биологи-«катастрофисты» все энергичнее настаивают на необходимости пересмотра дарвиновской теории. По их убеждению, Кембрийский взрыв (а также другие аналогичные скачкообразные явления, вроде быстрой гибели всех динозавров или упоминавшейся выше «Пермской катастрофы») диктует неизбежность такого расширения теории эволюции, которое допускало бы не только плавное, но и «взрывное» изменение биологического разнообразия, не только постепенность, но также «скачки» и «катастрофы» в развитии биологического мира. Особенную остроту этот затянувшийся спор обрел с начала 1970-х годов, когда уже упоминавшийся Стивен Гулд и его коллега, палеонтолог Ник Элдридж предложили радикальный вариант такого расширения дарвинизма — так называемую теорию «пунктирного равновесия».

Мы еще вернемся к этому новейшему развитию эволюционной теории и спорам вокруг него, но прежде следует, пожалуй, закончить наш прерванный рассказ о том, какими же причинами объясняют сегодня Кембрийский взрыв те, кто считает его эволюционной реальностью, какие физико-химические или биологические гипотезы выдвигаются сегодня для объяснения кембрийской загадки. Ведь за последние десятилетия таких гипотез было предложено немало, и упомянутые в начале статьи недавние работы Киршвинка и Валентина — только последние по времени в этом длинном ряду. Каждая из этих гипотез — своего рода «машина времени на логическом топливе», позволяющая заглянуть в далекое прошлое Земли. Используем же это фантастическое средство передвижения и отправимся в следующей статье в кембрийскую эпоху — к последним галлюцигениям и первым трилобитам.

Загадка «биологического Биг-Бэнга» — внезапного и одновременного появления всех современных биологических типов в кембрийскую эпоху — продолжает интриговать многих исследователей. Две из новейших гипотез — «кислородная» и «земного кувырка» — объясняют этот скачок эволюции резким изменением физико-химических условий на всей планете. В противоположность этому биологи выдвигают иные предположения, связывающие кембрийский взрыв с резкими экологическими или генетическими сдвигами.

Кувырок планеты?

Среди гипотез, предложенных для объяснения кембрийской загадки, наиболее серьезной до последнего времени считалась так называемая кислородная. Она основана на предположении, что кембрийский взрыв был вызван предшествовавшим ему резким изменением химического состава земной атмосферы и океанов.

Физико-химические условия влияют на темп биологической эволюции — это известно давно. Многие биологи убеждены, что необычайно медленное изменение биологических форм на протяжении первых трех миллиардов лет их существования было обусловлено недостатком свободного кислорода.

В первичной атмосфере Земли кислорода не было вообще, потому что он сразу же вступил в реакцию с другими элементами и остался связанным в земной толще и атмосфере в виде окислов. Но с появлением первых одноклеточных водорослей — примерно через полмиллиарда — миллиард лет после образования Земли — начался процесс фотосинтеза, при котором углекислота (поглощенная водорослями из воздуха) и вода при содействии солнечного света превращались в свободный кислород и органические вещества. Однако и тут кислороду «не повезло» — его жадно захватывало растворенное в океанской воде железо. Возникавшие в результате окислы железа медленно оседали на океанское дно, выбывая из химического кругооборота; мир, как выразился один из геохимиков, непрерывно ржавел; а свободного кислорода в нем не прибавлялось.

В отсутствие свободного кислорода организмы вынуждены были оставаться анаэробными. Это означало, что переработка продуктов в них, обмен веществ, или метаболизм происходили без участия кислорода — медленно и неэффективно. Именно это, как считают биологи, тормозило эволюцию первых организмов. Положение несколько изменилось только с того момента, когда растворенное в океанах железо насытилось кислородом и концентрация этого газа в атмосфере, благодаря все тому же фотосинтезу, стала наконец постепенно возрастать. Это сделало возможным появление первых аэробных организмов. Они все еще были одноклеточными, но их метаболизм шел куда эффективнее, и поэтому они быстрее размножались и плотнее заселяли океаны. Так прошли первые 3,5 миллиарда лет, к концу которых содержание кислорода в атмосфере достигло, как считается, около одного процента. В этот момент эволюция сделала следующий важный шаг — появились первые многоклеточные организмы. А затем, еще через полмиллиарда лет, наступил кембрийский взрыв и разом положил начало всему сложному разнообразию современной жизни.

Можно сказать, что история биологической эволюции была — в определенном смысле — историей кислорода. Так не был ли и кембрийский «скачок эволюции» следствием скачкообразного возрастания свободного кислорода в атмосфере?

Именно такое предположение высказали в 1965 году два американских физика, Беркнер и Маршалл. Они рассуждали следующим образом. Сложные многоклеточные организмы нуждаются в большом количестве кислорода, причем сразу в двух его видах — во-первых, в виде свободного кислорода, необходимого для дыхания (то есть для метаболизма) и построения коллагена, этого важнейшего элемента телесной структуры; и во-вторых, в виде озонового слоя, необходимого для защиты от вредоносного солнечного ультрафиолета. Поскольку такие организмы до кембрийской эпохи не появлялись, значит, их появление было задержано отсутствием необходимой концентрации кислорода в атмосфере. На этом основании можно допустить, что именно в кембрийскую эпоху такие количества впервые появились. Это уникальное событие — преодоление «кислородного рубежа», скачкообразное повышение уровня кислорода в атмосфере до нынешнего 21 процента — было, по Беркнеру и Маршаллу, основной причиной кембрийского взрыва.

Поначалу эта «кислородная гипотеза» не имела достаточного подтверждения. Но буквально в последние годы (1994 — 1996) положение резко изменилось. Причиной тому было открытие американского исследователя Кнолля. Изучая соотношение двух изотопов углерода, С-12 и С-13, в породах докембрийских и кембрийских времен, Кнолль получил неопровержимые свидетельства того, что в самом начале кембрийской эпохи это соотношение резко изменилось — изотопа С-12 «разом» стало меньше, чем раньше. А такой «углеродный скачок» должен был обязательно сопровождаться соответствующим «кислородным скачком», что как раз и соответствует предположению Беркнера — Маршалла.

После работ Кнолля наличие «кислородного скачка» в кембрийский период признается большинством ученых. Но остается неясным: что могло быть причиной того «невозвращения» С-12 в окружающую среду, которое привело к этому «кислородному скачку»?

Иная гипотеза была предложена американским геологом Муром в 1993 году. По Муру, причиной убыли С-12 были резкие тектонические сдвиги, типа перемещения материков, произошедшие в самый канун кембрийской эпохи. Такие сдвиги, говорит Мур, могли привести к раздроблению океанов на менее крупные и к тому же замкнутые водоемы — моря и озера, а это должно было уменьшить интенсивность циркуляции воды. В результате органические останки водорослей вместе с их углеродом оставались на морском дне и не поднимались к поверхности, где их могли бы разлагать бактерии. Тем самым углерод выходил из кругооборота, позволяя синтезированному водорослями кислороду быстро накапливаться в атмосфере.

«Тектоническая гипотеза» Мура тоже поначалу не имела фактического подтверждения. Но три года спустя она получила совершенно неожиданное, даже можно сказать — сенсационное развитие. В середине минувшего года научная, а затем и массовая печать внезапно заполнилась заголовками типа: «Кувырок Земли объясняет загадку кембрийского взрыва!» Самое удивительное, что пресловутый «кувырок» (или «кульбит», как его еще называли) не был каким-то журналистским преувеличением. Как следовало из текстов, речь шла о вполне серьезной (хотя и радикальной) научной гипотезе, объяснявшей кембрийскую загадку именно теми «тектоническими сдвигами», о которых мы только что говорили, только гораздо более грандиозного масштаба — чем-то вроде единовременного сдвига всей земной коры. Поистине «кувырок»!

Автор этой радикальной идеи, известный американский геолог Киршвинк, пришел к своим выводам на основании данных, собранных за время двадцатилетних исследований.

Его работы позволили построить наглядную картину геологических изменений, происходивших на Земле в начале кембрийской эпохи — 550 — 500 миллионов лет тому назад. Картина эта оказалась весьма неожиданной и поистине сенсационной. Вот как, по Киршвинку, развертывались тогдашние геологические события.

Незадолго до начала кембрийской эпохи завершился раскол древнейшего суперконтинента, состоявшего из большинства современных материков (палеогеологи дали этому суперконтиненту имя Родиния). Почти сразу же вслед за этим разделившиеся материковые массы начали перегруппировываться, объединяясь в новый суперконтинент — Гондвана. На последних стадиях образования Гондваны возник резкий дисбаланс в распределении континентальных масс относительно земной оси. Земной «волчок» потерял устойчивость. Вращающееся тело наиболее устойчиво, когда образующие его массы сосредоточены на экваторе (что дает ему максимальный момент инерции) или распределены относительно него более или менее равномерно; между тем Гондвана располагалась слишком близко к полюсу.

Восстановление устойчивости Земли потребовало быстрого перераспределения континентальных масс. Поэтому вся твердая оболочка планеты стала соскальзывать по мантии как единое целое, пока не сместилась на девяносто градусов относительно оси вращения. Как показывают данные Киршвинка, материковые плиты Австралии и Америки, находившиеся прежде в районе полюсов, совершили этот поворот и перемещение к экватору за какие-нибудь пятнадцать миллионов лет — срок в геологических масштабах ничтожный (три десятитысячных общего возраста Земли). То был настоящий «кувырок» всей планеты. Его результатом было то, что ось ее вращения, сохраняя прежнее направление в пространстве, повернулась теперь на 90 градусов относительно твердой оболочки. Вращение земного волчка снова стало устойчивым.

Согласно палеомагнитным данным Киршвинка, собранным в скалах Америки и Австралии, обе эти материковые плиты (составляющие в сумме почти две трети всей земной коры) совершили свое перемещение относительно земной оси практически одновременно, между 534 и 518 миллионами лет тому назад. Такие грандиозные геологические события — крайняя редкость. Во всяком случае, за последние двести миллионов лет, с конца пермской эпохи, они наверняка не происходили ни разу. Киршвинк, однако, не исключает, что нечто подобное описанному им геологическому катаклизму могло повториться в промежутке между кембрийской и пермской эпохами.

Как ни непривычна нарисованная Киршвинком картина, она весьма солидно обоснована данными автора, а кроме того, сразу же получила ряд независимых подтверждений, так что геологи в целом выразили готовность ее принять. Но эта картина заинтересовала и биологов. Как уже было сказано в самом начале, по мнению авторов, именно этот «кувырок» планеты мог быть основной причиной кембрийского биологического взрыва. «Быстрое перемещение материков, — говорит один из соавторов Киршвинка Риппердан, — не могло не привести к закрытию одних и образованию других водных бассейнов — этих единственных тогда ареалов жизни, к изменению тогдашних океанских течений, к резким переменам климата и к другим, столь же катастрофическим явлениям. Все эти катастрофы должны были дать толчок к повышению новых форм жизни, приспособленных к изменившимся условиям. Но именно такое быстрое возникновение новых форм и было характерно для «кембрийского взрыва».

По мнению самого Киршвинка, быстрые изменения акватории океана, вызванные соскальзыванием материков, должны были привести к довольно частым и резким сменам океанских течений. «Каждое такое изменение имело глобальный характер, — говорит он. — Оно разрушало сложившиеся региональные экосистемы на более мелкие ареалы. В этих мелких ареалах новые формы жизни имели больше шансов на выживание, чем в больших регионах. Наши данные говорят, что такие изменения течений происходили тогда чуть ли не каждый миллион лет или около того. За миллион лет эволюция успевала отобрать самое лучшее из уцелевшего от последнего цикла и создать новые региональные системы. Но затем этот процесс начинался снова, и так полтора-два десятка раз за время всего катаклизма. Это наилучшие условия для возникновения большого биологического разнообразия, тем более что все это происходило вскоре после появления тех генов, которые управляют главными этапами эмбрионального развития многоклеточных организмов».

Обратим внимание на последнюю фразу. На первый взгляд — взгляд непосвященного человека — она звучит довольно загадочно: что это за «гены, управляющие главными этапами эмбрионального развития», и какое отношение они имеют к кембрийскому взрыву? Были, однако, люди, которые услышали в этой фразе долгожданное признание тех радикальных биологических идей, которые они выдвигали в течение последних двух лет, надеясь привлечь к ним внимание научного мира. И не просто признание, но и вполне прозрачный намек на возможность сочетания этих идей со столь же радикальными геологическими идеями «планетарного кульбита» в рамках новой физико-биологической теории кембрийского взрыва.

Рассказу об этих биологических объяснениях кембрийской загадки мы и посвятим заключительную часть нашего очерка.

Первой из «чисто биологических» гипотез, выдвинутых для объяснения кембрийского взрыва, была «гипотеза жнеца», сформулированная в 1973 году американцем Стивеном Стенли. Стенли исходил из хорошо известного в экологии «принципа прореживания». Было замечено, что внедрение в искусственный пруд хищной рыбешки ведет к быстрому увеличению разнообразия зоопланктона в этом пруду. И напротив, достаточно удалить из скопления разнообразных водорослей питающихся ими морских ежей, как это разнообразие начинает уменьшаться. Иными словами, «прореживание» экологической ниши «жнецом-хищником», питающимся ее обитателями, необходимо для поддержания или расширения ее биологического разнообразия.

На первый взгляд, это противоречит здравому смыслу. Представляется, что такой «жнец», истребляя население ниши, будет уменьшать число населяющих ее видов, а некоторые, самые малочисленные, и вообще сведет на нет. Но, как видим, действительность опровергает это интуитивное рассуждение. И вот почему. Во всякой нише, населенной так называемыми первичными производителями (то есть организмами, получающими свою пищу напрямую — из фотосинтеза, а не посредством поедания других), один или несколько видов неизбежно становятся «монополистами» — они захватывают все жизненное пространство и питательные вещества ниши и не дают развиваться другим видам. Появившийся в этих условиях «жнец» будет скорее всего питаться этими господствующими видами (хотя бы потому, что они способны обеспечить его наибольшим количеством пищи) и, стало быть, будет в первую очередь уменьшать именно их биомассу. Но благодаря этому он расчистит часть жизненного пространства и тем самым освободит место новым видам. А это приведет к увеличению биологического разнообразия всей ниши. Тот же принцип, как видно из приведенных выше примеров, действует и в других экологических системах. Стенли же применил «принцип прореживания» для объяснения загадки кембрийского взрыва.

Легко видеть, что этот взрыв вполне укладывается в данную схему. В предкембрийскую эпоху земные океаны почти монопольно заселяли одноклеточные бактерии и водоросли нескольких немногих видов. Целые миллиардолетия их никто не «прореживал», и потому они не имели возможности быстро эволюционировать. Если бы в такой среде внезапно появился какой-нибудь одноклеточный растительноядный «хищник», он обязательно должен был бы — по «принципу прореживания» — вызвать быстрое появление новых видов. Это, в свою очередь, должно было привести к появлению новых, более специализированных «жнецов», расчищающих место для следующих новых видов, так что разнообразие биологических форм начало бы нарастать как снежный ком — а это и есть ситуация кембрийского взрыва.

Таким образом, по Стенли, «триггером» кембрийского взрыва было случайное появление некого «хищника» в среде простейших одноклеточных организмов предкембрийской эпохи. А тот факт, что этот взрыв имел характер резкого скачка, не представляет собой никакой особой загадки. Точно такой же характер имеет развитие многих биологических систем в условиях наличия достаточно свободного жизненного пространства и достаточно обильного количества пищи. Если, например, высадить небольшую колонию бактерий на питательную среду в лабораторной чашке Петри, она будет размножаться по тому же закону «снежной лавины», и это скачкообразное размножение прекратится лишь с заполнением всего доступного пространства и исчерпанием питательных веществ. Кембрийские океаны и были такой природной «чашкой Петри» для новых биологических видов. Когда же они заполнили собою эти океаны, условия для скачка исчезли и более никогда уже не повторялись, чем и объясняется, по Стенли, уникальность кембрийского взрыва.

Совершенно иное биологическое объяснение кембрийского взрыва предложили в 1994 — 1997 годах американские биологи Валентин, Эрвин и Яблонский. По их мнению, этот взрыв произошел в силу того, что у некоторых примитивных предкембрийских организмов в результате случайных генетических изменений появилась способность резко расширить спектр возможных телесных структур. Действительно, одной из важнейших особенностей кембрийского эволюционного скачка.было как раз такое вот внезапное появление множества биологических форм с совершенно новыми телесными признаками. Некоторые из этих новых организмов обрели четко выраженные головы и хвосты, у других отчетливо выделились сегменты и брюшко, у третьих возникли конечности, еще какие-то оделись в панцири, некоторые обзавелись усиками-антеннами или жабрами — и так далее. В общей сложности исследователи насчитывают целых 37 новых телесных планов, возникших — и притом почти одновременно — в ту эпоху бурной эволюционной активности. И все основные принципы телесной архитектуры современных организмов зародились именно тогда.

При чем тут, однако, гены? На мысль о связи этого «архитектурного скачка» с генами авторов новой гипотезы натолкнули последние достижения так называемой биологии развития. Уже ранее было известно, что в ходе зародышевого развития любого многоклеточного организма его клетки проходят специализацию — из одних получаются, например, ноги, из других, скажем, мускулы, жабры или глаза. Было известно также, что команды на специализацию клеткам дают те или иные гены. Но в последние годы было установлено: для того, чтобы развитие шло по определенному плану — например, глаз не вырос там, где должна быть нога, — необходимо, чтобы эти гены «включались» в определенной последовательности, один за другим, в нужное время, и управляют таким планомерным включением особые, так называемые регулировочные гены. Наиболее изученной их разновидностью являются гены группы «hox». Они были впервые открыты при изучении дрозофил.

Было установлено, что гены этой группы регулируют процесс закладки самых основных и самых общих принципов телесной структуры организма. Восемь генов этой группы, имеющихся у дрозофил, расположены в одной из хромосом друг за другом, последовательно. Так же последовательно они и работают: первый по счету ген дает команду на построение головы, второй приказывает строить следующий сегмент тела вдоль его оси и так далее, до хвоста. Когда исследователи искусственно меняли последовательность этих генов, они получали мушек, у которых, например, ноги росли из головы.

Гены группы hox изучены также у лягушек. Это изучение показало, что, хотя лягушки и дрозофилы располагаются на двух разных ветвях эволюционного дерева (эти ветви различаются способом образования рта у эмбриона), шесть из их генов hox поразительно сходны. Например, один из них в дрозофиле отличается от своего аналога в лягушке только «знаком»: у дрозофилы он регулирует появление брюшка, а у лягушки — спинки. Если пересадить его от дрозофилы лягушке, то ход развития совершенно не нарушится, только лягушачьи спинка и брюшко поменяются местами. Видимо, это различие возникло в результате мутации. Подсчитав, сколько таких мутационных различий накопилось в сходных генах hox за время раздельного существования мышей и лягушек, и зная среднее количество мутаций, происходящих за каждую сотню лет, исследователи определили, как давно жил общий предок лягушек и дрозофил. Это время оказалось настораживающе близко к времени кембрийского взрыва — порядка 565 миллионов лет.

Как мы уже сказали, у дрозофилы всего восемь hox генов; у млекопитающих, например, их целых 38. Но обнаружилось, что все эти 38 генов являются лишь слегка измененными дубликатами восьми первичных. Что же касается самих этих восьми первичных генов, то они оказались весьма сходными у всех современных типов организмов — от млекопитающих до насекомых. Как и в случае лягушки и дрозофилы, это сходство позволило вычислить, когда именно впервые появились эти восемь исходных hox генов, определивших (и до сих пор определяющих) самые общие принципы телесного строения всех современных организмов (конкретные различия в этом строении и форме их тел — скажем, между Мэрилин Монро и мушкой-дрозофилой — порождены различием в регулировочных генах других групп, появившихся позже, в ходе последующей эволюции).

Эти расчеты привели к тем же результатам, что и сравнение этих генов у лягушек и дрозофил. Оказалось, что первичные гены группы hox, сходные у всех современных организмов, восходят к общим предкам этих организмов, возникшим примерно 565 миллионов лет тому назад, то есть в эпоху, непосредственно предшествовавшую кембрийскому эволюционному взрыву. Как мы уже знаем, те планы строения тела, которые сохранились по сей день в виде самых общих принципов телесной архитектуры современных организмов, возникли в кембрийскую эпоху. А теперь мы видим, что регулировочные гены, ответственные за такие общие планы, появились незадолго до этого. Вполне естественно предположить, что именно появление первой полной группы генов hox (состоявшей из восьми первичных генов) сыграло роль триггера того уникального взрыва форм, который мы называем кембрийским взрывом.

Поначалу Валентин и его соавторы утверждали, что история развивалась следующим образом: до поры до времени существовали только простейшие организмы, у которых вся группа hox исчерпывалась одним-единственным геном, в предкембрийскую эпоху возникли первые многоклеточные, у которых число этих генов постепенно возросло до пяти-шести (у плоских червей); а в кембрийскую эпоху это число скачком увеличилось до восьми, и именно этого оказалось достаточно для возникновения поразительного разнообразия форм.

Более поздний вариант их теории выглядит намного сложнее. Теперь они считают, что появление всего необходимого набора регулировочных генов произошло уже в докембрийскую эпоху, 565 миллионов лет назад. Но при всей биологической фундаментальности этого события оно, тем не менее, было всего лишь необходимым, но недостаточным условием кембрийского взрыва. Вполне возможно, что даже при наличии одного из тех генов, его первый обладатель, какой-нибудь плоский червь, обладал не глазом, а всего лишь «потенцией глаза» — чем-то вроде светочувствительного пятна на голове.

Организмы — не механические игрушки, которые достаточно толкнуть, чтобы получить автоматический ответ; скорее всего потребовалось сложное сочетание различных условий, чтобы возможность стала действительностью и произошел скачок эволюции, подобный кембрийскому взрыву.

Иными словами, в кембрийскую эпоху должно было произойти что-то дополнительное, сыгравшее роль «триггера» для запуска этих генов в работу, то есть для создания множества разнообразных форм и типов, столь характерное для того времени. Валентин и его коллеги не уточняют, что могло быть таким «дополнительным триггером». Они только пишут, что «предположения варьируются от резкого роста атмосферного кислорода выше некоторого критического уровня до экологической «гонки вооружений», в которой эволюционное взаимодействие хищников и жертв могло породить целый спектр различных новых видов».

В этих словах легко распознать намеки на «кислородную гипотезу» Беркнера — Маршалла и «гипотезу хищника-жнеца» Стенли. С другой стороны, создатель «гипотезы земного кувырка» Киршвинк считает, что и его объяснение кембрийского взрыва одновременным сползанием всех земных материков тоже может сочетаться с теорией «скачка регулировочных генов», предложенной Валентином, Яблонским и Эрвином. Поэтому, подводя итоги, можно сказать, что новейшие теории кембрийского взрыва имеют тенденцию объединять в себе несколько разных гипотез и тем самым объяснять это уникальное и загадочное явление не одной какой-либо причиной, а взаимодействием нескольких различных факторов, как физико-химического, так и биологического характера.

На этом мы могли бы подвести черту под рассказом о загадках кембрийского взрыва и попытках их объяснения. Но в нашем перечне этих загадок осталась еще одна нерешенная проблема.

Как мы уже говорили, кембрийский эволюционный скачок составляет принципиальную трудность для «ортодоксальной» теории Дарвина, в которой эволюция считается обязательно «плавной» и «непрерывной». Чтобы обойти эту трудность, одни биологи вообще отрицают реальность кембрийского взрыва, а другие предлагают внести довольно радикальные изменения в «ортодоксальный дарвинизм». В самые последние годы каждая из сторон выдвинула новые доводы в свою пользу, и это резко обострило спор вокруг основ дарвинизма. Спор этот определенно заслуживает отдельного рассказа.

Список литературы

Для подготовки данной работы были использованы материалы с сайта http://vivovoco.nns.ru/

Изложение: Гроздья гнева. Стейнбек Джон

Гроздья гнева. Стейнбек Джон

ГРОЗДЬЯ ГНЕВА Роман (1939) По пыльной дороге среди кукурузных полей Оклахомы идет человек лет тридцати. Это Том Джоуд. Отсидев в тюрьме за случайное убийство, он возвращается домой, на ферму. Он выходит из тюрьмы досрочно и поэтому не имеет права покидать пределы штата. На ферме его должна ждать большая семья Джоудов: дед с бабкой, отец с матерью, три брата и две сестры. По дороге Том встречает бывшего проповедника-иеговиста Джима Кейси. Они продолжают путь вдвоем. Но Том еще не знает, что фермеров сгоняют с их участков. Хозяевам теперь невыгодно сдавать землю в аренду. Трактор обработает поле гораздо быстрее, чем несколько фермерских семей. Люди готовы защищать землю, которую они считают своей. Но в кого стрелять? В тракториста, который распахивает ваш двор? Или в директора того банка, которому принадлежат эти земли? И люди вынуждены подчиниться. С ужасом видит Том пустой двор и заваленный набок дом. Случайно проходивший мимо сосед рассказывает, что Джоуды готовятся к отъезду на ферме дяди Джона. Том и Кейси отправляются туда. Семья встречает Тома с радостью. На следующий день на небольшом подержанном грузовичке вся семья отправляется в путь. Проповедник Кейси едет с ними.

Они направляются в Калифорнию в надежде найти там работу и жилье, как обещано в рассылаемых повсюду рекламных листках. Выехав на магистральное шоссе, их грузовик вливается в поток беженцев, которые двигаются на запад.

В дороге Джоуды знакомятся с мужем и женой Уилсонами. Во время одной из остановок в палатке Уилсонов умирает старый дед Джоуд. Его хоронят прямо около дороги. Том и младший брат Эл помогают Уилсонам починить машину, и две семьи продолжают путь вместе.

Кажется, вся страна бежит на запад от какого-то врага. Когда одна семья делает привал, рядом всегда останавливается еще несколько. По ночам вдоль шоссе возникают миры со своими законами, правами и наказаниями. Человек, у которого есть еда, кормит голодного.

Озябшего согревают. Семья, в которой кто-то умирает, находит утром возле палатки горстку монет. И по мере продвижения к западу эти миры становятся все более совершенными и благоустроенными, потому Что у строителей появляется опыт. Здесь начинается переход от «я» к «мы». Западные штаты беспокоятся — близки какие-то перемены. А в это время полмиллиона людей движется по дорогам; еще один миллион охвачен тревогой, готов в любую минуту сняться с места; еще десять миллионов только проявляют признаки беспокойства. А тракторы проводят борозду за бороздой по опустевшей земле.

Чем ближе к Калифорнии, тем чаще попадаются на дороге люди, которые бегут в обратном направлении. Они рассказывают страшные вещи. Что народу понаехало много, работы не хватает, платят гроши, на которые нельзя даже прокормиться. Но надежда, что страна с рекламной картинки — белые домики среди зеленых садов — все-таки существует, ведет людей вперед. Наконец, вместе преодолев все трудности долгого пути, Джоуды и Уилсоны добираются до Калифорнии.

Перевалив через горы, они делают привал у реки. Впереди последний тяжелый переезд через пустыню.

И тут старший брат Ной вдруг отказывается ехать дальше и, ни с кем не прощаясь, уходит вниз по реке, возле которой, как он говорит, всегда можно прокормиться.

Во время переезда через пустыню у Джоудов умирает бабка. Ее хоронят в городе Бейкерсфилде на общественный счет. В Калифорнию Джоуды прибывают, имея всего около сорока долларов, и на хорошие похороны, о которых мечтала бабка, денег у них не хватает.

Плодородная страна враждебно встречает толпы голодных кочевников. Все вооружаются, кто винтовкой, а кто киркой, готовясь защищать свою собственность. Оплата труда падает.

Люди, жаждущие работы, готовые пойти на все ради того, чтобы накормить детей, заполняют все дороги. И в их сознании начинает бродить ярость.

Джоуды останавливаются в придорожном лагере, называемом Гувервиль. Здесь семью покидает Кони, муж сестры Тома Розы Сарона. Беременная Роза тяжело переживает его уход. В этот день в Гувервиле появляется подрядчик, нанимающий рабочих на сбор фруктов. Его сопровождают шерифские понятые. Один молодой человек требует у подрядчика документы. Понятые тут же обвиняют его в красной агитации и пытаются арестовать. Начинается потасовка, в которой участвует Том. Чтобы у Тома не было неприятностей с полицией, проповедник Кейси берет вину на себя. Понятые увозят его с собой, на прощание обещая поджечь лагерь. Поздно вечером Джоуды уезжают. Они двигаются к югу, чтобы разыскать правительственный лагерь Уидпетч, о котором слышали в Гувервиле. Там самоуправление, полиция туда не суется. Там даже есть горячая вода. Там можно почувствовать себя человеком. Ночью их останавливает группа вооруженных людей и требует, чтобы эти проклятые оки (то есть оклахомцы) ехали в любом другом направлении.

Том поворачивает грузовик, еле сдерживаясь, чтобы не устроить драку. Пока они колесят по проселочным дорогам, мать пытается успокоить Тома. Она говорит, что не надо переживать из-за этих людей, ибо народ нельзя уничтожить, он будет жить всегда. Тома удивляют ее рассуждения.

В правительственном лагере действительно прекрасные условия для жизни. Но работы в окрестностях нет.

В Калифорнии хорошая земля.

В урожайный год ветви гнутся под тяжестью наливающихся соком плодов и виноградных гроздьев. А вот закупочные цены слишком низки. Мелкие фермеры не всегда могут собрать урожай, у них нет денег платить за уборку даже по самой низкой цене. Уцелеть могут только крупные собственники, имеющие консервные заводы.

И урожаи гниют, и над страной встает запах гниения. А дети умирают от недоедания, потому что пищу гноят намеренно. Горы фруктов горят, политые керосином.

Картофель выбрасывают в реку. Люди приходят подобрать продукты, но охрана гонит их прочь. И в глазах и в душах голодных людей наливаются и зреют тяжелые гроздья гнева, и дозревать им теперь уже недолго.

Вскоре Джоуды покидают Уидпетч.

В поисках работы они едут на север. Неожиданно полицейские на мотоциклах преграждают им путь и предлагают работу. Машина сворачивает с шоссе, и Том с удивлением видит стоящих вдоль дороги и что-то скандирующих рабочих.

В сопровождении мотоциклистов грузовик Джоудов вместе с другими машинами въезжает в ворота лагеря для сборщиков фруктов. Вся семья начинает работать на сборе персиков. Проработав целый день, они зарабатывают только себе на ужин. Цены в местной лавке гораздо выше, чем в других местах, но продавец — не хозяин лавки, он тоже всего лишь наемный рабочий, не он устанавливает цены. Когда мать берет в лавке продукты, у нее не хватает денег на сахар.

Она пытается уговорить продавца отпустить ей в долг. В конце концов он отпускает ей сахар, положив в кассу свои деньги. Уходя, мать говорит ему, что точно знает, что за помощью надо идти только к беднякам, только они и помогут.

Вечером Томас выходит побродить в окрестностях лагеря. Увидев одиноко стоящую палатку, он подходит к ней и находит там проповедника Кейси. Кейси рассказывает Тому о своих тюремных впечатлениях. В тюрьму, считает Кейси, попадают по большей части хорошие люди, которых нужда заставляет воровать, все зло в нужде. Рабочие в лагере, объясняет Кейси, бастуют, потому что плата за работу непомерно снижена, а Джоуды и приехавшие одновременно с ними оказываются в роли штрейкбрехеров.

Кейси пытается уговорить Тома выступить в лагере перед рабочими, чтобы они тоже начали бастовать. Но Том уверен, что наголодавшиеся и наконец получившие хоть какую-то работу люди на это не пойдут. Вдруг рабочие слышат крадущиеся шаги. Том и Кейси выходят из палатки и пытаются скрыться в темноте, но натыкаются на человека, вооруженного палкой. Это разыскивают именно Кейси. Обозвав его красной сволочью, незнакомец наносит удар, и Кейси падает замертво. Не помня себя, Том выхватывает у врага палку и со всей силы бьет его. Бесчувственное тело падает к ногам Тома. Тому удается убежать, но он тоже ранен — у него перебит нос. Весь следующий день Том не выходит на улицу. Из разговоров в лагере становится известно, что человек, избитый Томом, мертв. Полицейские разыскивают убийцу с изуродованным лицом. Забастовка прекращена, и плату за работу сразу понизили вдвое. Тем не менее в саду люди дерутся за право работать.

От недоедания заболевает десятилетний Уин-филд. Розе Сарона скоро рожать. Семья должна найти хорошее место. Спрятав Тома среди вещей на дне грузовика, Джоуды благополучно выбираются из лагеря и едут проселочными дорогами. Ближе к ночи им попадается объявление, что нужны сборщики хлопка. Они остаются, поселяются в товарном вагоне.

Заработки хорошие, хватает не только на еду, но и на одежду. Том все это время прячется в зарослях на берегу речки, куда мать носит ему еду. Но однажды маленькая Руфь, играя со сверстницами, проговаривается, что ее большой брат убил человека и скрывается.

Сбор хлопка заканчивается.

Работы теперь не будет до весны. Денег у семьи совсем не осталось. Начинается сезон дождей. Река выходит из берегов, и вода начинает заливать вагончики.

Отец, дядя Джон и еще несколько человек пытаются построить плотину. В этот день Роза Сарояа рожает мертвого ребенка. Река прорывает плотину, и вода начинает заливать вагончики. Тогда мать решает, что нужно уходить куда-нибудь, где посуше. Пройдя немного по дороге, они видят на пригорке сарай и устремляются туда. В сарае лежит умирающий от голода человек. Мальчик, его сын, в отчаянии умоляет спасти отца. Мать вопросительно заглядывает в глаза Розе Сарона, у которой после родов грудь набухла от молока. Роза молча понимает ее взгляд, ложится рядом с умирающим, притягивает его голову к своей груди, и лицо ее озаряет загадочная счастливая улыбка.

Список литературы

Для подготовки данной работы были использованы материалы с сайта  Для подготовки данной работы были использованы материалы с сайта http://lib.rin.ru/cgi-bin/index.pl