66. ГЕОГРАФИЧЕСКАЯ ОБОЛОЧКА ЗЕМЛИ

Географическая оболочка – целостная и непрерывная оболочка Земли, включающая в себя нижнюю часть атмосферы, верхнюю часть литосферы, всю гидросферу и всю биосферу.

Между оболочками Земли происходит сложное взаимодействие, непрерывный обмен веществом и энергией. Границы географической оболочки выражены нечетко, поэтому ученые определяют их по-разному. Обычно за верхнюю границупринимают озоновый экран. Нижняя граница географической оболочки на суше чаще всего проводится на глубине не более 1000 м. В океане нижней границей географической оболочки служит его дно. Таким образом, общая мощностьгеографической оболочки составляет около 30 км.

Географическая оболочка территориально и по объему совпадает с биосферой. Одни ученые полагают, что географическая оболочка и биосфера – синонимы. Другие же склонны считать, что биосфера представляет собой определенную стадию развития географической оболочки. В истории развития географической оболочки выделяют 3 этапа:

– добиогенный;

– биогенный;

– антропогенный.

По мнению третьих, географическая оболочка и биосфера не тождественны, поскольку в понятии «биосфера» внимание акцентируется на активной роли живого вещества в развитии этой оболочки.

Каждый природный комплекс состоит из взаимосвязанных компонентов – составных частей. К ним относятся горные породы, воздух, вода, растения, животные и почвы. Взаимодействие компонентов и приводит к образованию природных комплексов. Природные комплексы, образовавшиеся на суше, называют природными территориальными, а в океане или другом водоеме – природными аквальными.

Географическая оболочка обладает целым рядом закономерностей. К важнейшим из них относятся следующие:

– целостность – единство географической оболочки, обусловленное тесной взаимосвязью слагающих его компонентов, причем изменение одного компонента неизбежно приводит к изменению других и географической оболочки в целом. Она является важнейшей географической закономерностью и достигается круговоротом вещества и энергии;

– ритмичность развития – повторяемость во времени тех или иных явлений. В природе существуют ритмы разной продолжительности – суточные, годовые, внутривековые и сверхвековые;

– горизонтальная зональность – закономерное изменение природных компонентов и природных комплексов по направлению от экватора к полюсам. Наиболее крупные зональные подразделения географической оболочки –географические пояса (выделяют 13 – арктический и антарктический, субарктический и субантарктический, 2 умеренных, 2 субтропических, 2 тропических, 2 субэкваториальных, экваториальный), которые протягиваются в широтном направлении и по существу совпадают с климатическими поясами. Внутри поясов по соотношению тепла и влаги выделяют природные зоны;

– высотная поясность – закономерная смена природных компонентов и природных комплексов с подъемом в горы от их подножия и до вершин. Она обусловлена изменением климата с высотой.

67. СОВРЕМЕННЫЕ КОНЦЕПЦИИ РАЗВИТИЯ ГЕОСФЕРНЫХ ОБОЛОЧЕК

В последние 30 лет признание получила концепция тектонических литосферных плит, согласно которой в течение всего мезозоя и кайнозоя материки перемещались по поверхности планеты. Рассмотрев карту мира как разрезную картинку, можно заметить, что Южная Америка и Африка, Антарктида, Австралия и Индостан – границы материков – хорошо совмещаются. Это обстоятельство было отмечено давно, но лишь в 1912 г. немецкий метеоролог и геолог Альфред Вегенер(1880–1930) сделал предположение о существовании единого праконтинента, его расколе и последующем движении образовавшихся континентов. Понадобилось более полувека, чтобы эта теория получила признание специалистов.

Теория тектонических литосферных плит существенно изменила представления об эволюции нашей планеты. Мы стали лучше понимать природу землетрясений и получили возможность улучшить их прогнозирование. Зная линии разломов земной коры, вдоль которых происходит смещение плит, можно наблюдать за этим смещением. Если оно замедляется или останавливается, это указывает на вероятность приближения сейсмического толчка или серии таких толчков. Теория литосферных плит сделала более понятным распределение полезных ископаемых.

Гидросфера (водная оболочка) покрывает 71 % поверхности планеты и включает в себя Мировой океан, моря, озера, реки и подземные воды. Вода – сильнейший, почти универсальный растворитель: в 1 т океанической воды содержится 35 кг различных солей. Одним из замечательных ее свойств является то, что ее твердая фаза (лед) имеет при температуре замерзания плотность меньшую, чем жидкая вода. Поэтому замерзание водоемов начинается сверху, где зимой температура атмосферы понижается, и в глубине сохраняются условия, благоприятные для жизни. Значительная часть воды содержится в криосфере – льдах Арктики и Антарктики, занимающей огромные пространства.

Атмосфера – газовая оболочка Земли, существенно отличается от атмосфер других планет Солнечной системы. Первоначально она состояла из водорода, водяных паров, углекислого газа, метана, аммиака и небольших количеств гелия и неона. На Земле углекислота была удалена химическими реакциями с горными породами при участии жидкой воды, а впоследствии и фотосинтезом растений. Современная атмосфера состоит из азота (около 80 %) и кислорода (около 20 %). Атмосфера подразделяется на несколько уровней – приземную тропосферу с интенсивным вертикальным и горизонтальным движением воздуха, стратосферу с озоновым слоем, мезосферу, ионосферу и экзосферу. Совокупность движений воздуха тропосферы образует атмосферную циркуляцию. Наблюдается широтное чередование сезонно смещающихся зон высокого и низкого давления, и отрывающиеся от них атмосферные вихри, связанные с областями низкого и высокого давления, называются циклонами и антициклонами.

Сложное взаимодействие трех геосфер – атмосферы, литосферы и гидросферы (возможно, и при неких дополнительных внешних воздействиях) привело в глубокой древности к формированию новой геосферы – биосферы, сферы жизни. Ее составляющей является и та часть материи, которая пытается познать строение Земли и Вселенной и определить свое место в ней, – люди.

68. СИНЕРГЕТИКА

В системе научного знания выделяются новые, более сложные типы объектов познания, характеризующиеся историзмом, универсальностью, сложностью организации, которые раньше не поддавались теоретическому (математическому) моделированию. Одно из таких новых направлений в современном естествознании представлено синергетикой.

Классическое и неклассическое естествознание объединяет одна общая черта: их предмет познания – это простые (замкнутые, изолированные, обратимые во времени) системы. В 70-е гг. XX в. начала активно развиваться теория сложных самоорганизующихся систем. Результаты исследований в области нелинейного (порядка выше второго) математического моделирования сложных открытых систем привели к рождению нового мощного научного направления в современном естествознании – синергетики. Как и кибернетика, синергетика – это некоторый междисциплинарный подход. Синергетика ориентирована на исследование принципов построения организации, ее возникновения, развития и самоусложнения.

Мир нелинейных самоорганизующихся систем гораздо богаче, чем закрытых, линейных систем. Методами синергетики было осуществлено моделирование многих сложных самоорганизующихся систем. Основной вопрос синергетики – существуют ли общие закономерности, управляющие возникновением самоорганизующихся систем, их структур и функций.

Итак, предметом синергетики являются сложные самоорганизующиеся системы. Один из основоположников синергетики Г. Хакен определяет понятие самоорганизующейся системы: «Мы называем систему самоорганизующейся, если она без специфического воздействия извне обретает какую-то пространственную, временную или функциональную структуру. Под специфическим внешним воздействием мы понимаем такое, которое навязывает системе структуру или функционирование. В случае же самоорганизующихся систем испытывается извне неспецифическое воздействие». Таким образом, современное естествознание ищет пути теоретического моделирования самых сложных систем, которые присущи природе, – систем, способных к самоорганизации, саморазвитию. Основные свойства самоорганизующихся систем – открытость, нелинейность, диссипативность.

Главная идея синергетики – это идея о принципиальной возможности спонтанного возникновения порядка и организации из беспорядка и хаоса в результате процесса самоорганизации. Решающим фактором самоорганизации является образование петли положительной обратной связи системы и среды. Система начинает самоорганизовываться и противостоит тенденции ее разрушения средой. Становление самоорганизации определяется характером взаимодействия случайных и необходимых факторов системы и ее среды. Самоорганизация переживает и переломные моменты – точки бифуркации. Вблизи точек бифуркации в системах наблюдаются значительные флуктуации, роль случайных факторов резко возрастает.

Синергетика убедительно показывает, что даже в неорганической природе существуют классы систем, способных к самоорганизации. История развития природы – это история образования все более и более сложных нелинейных систем. Такие системы и обеспечивают всеобщую эволюцию природы на всех уровнях ее организации – от низших и простейших к высшим и сложнейшим, таким как человек, общество, культура.

69. КИБЕРНЕТИКА

Задачу выяснить с общих позиций закономерности процессов самоорганизации и образования структур ставит перед собой не только синергетика. Важную роль в понимании многих существенных особенностей этих процессов сыграл, например, кибернетический подход, представляемый иногда как абстрагирующийся от конкретных материальных форм и поэтому противопоставляемый синергетическому подходу, учитывающему физические основы спонтанного формирования структур.

Термином «кибернетика» 2500 лет назад древнегреческий философ Платон называл «искусство управления кораблем». В начале XIX в. французский физик и математик А.-М. Ампер называл кибернетику наукой об управлении государством. В 1948 г. американский математик Н. Винер издал книгу «Кибернетика», в которой определил это понятие как «науку об управлении и связи в животном и машине». Одна из важнейших задач кибернетики – исследование управляющих систем живой природы. Ключевым вопросом в ее решении стало понятие обратной связи, влияния следствий на причины, их вызывающие и определяющие ход процесса.

Кибернетика возникла на стыке многих областей знания: математики, логики, семиотики, биологии и социологии. Обобщающий характер кибернетических идей и методов сближает науку об управлении, каковой является кибернетика, с философией. Задача обоснования исходных понятий кибернетики, особенно таких, как информация, управление, обратная связь и другие, требует выхода в более широкую, философскую область знаний, где рассматриваются атрибуты материи – общие свойства движения, закономерности познания. Явления, которые отображаются в таких фундаментальных понятиях кибернетики, как информация и управление, имеют место в органической природе и общественной жизни. Таким образом, кибернетику можно определить как науку об управлении и связи с живой природой в обществе и технике. Информация в живой природе в отличие от природы неживой играет активную роль, так как участвует в управлении всеми жизненными процессами.

Эффект обратной связи означает цикличность, замкнутость несущего информацию сигнала с выхода на вход системы управления. Посредством обратной связи осуществляется приведение объекта управления в соответствие с функционально-заданным результатом управления. Отрицательная обратная связь уменьшает действие возмущающих воздействий, положительная – усиливает, что может привести к разрушению системы управления.

В традиционной кибернетике гомеостаз рассматривается как некоторое устойчивое с точки зрения цели управления состояние объекта. Гомеостаз здесь обеспечивается тем, что всякие отклонения состояний объекта управления от цели управления компенсируются за счет отрицательной обратной связи. То есть в этом представлении гомеостаз прочно связан с целью управления.

Эвристический путь совершенствования систем управления постепенно формализуется в рамках теории систем путем выработки синтетических обобщающих концепций методологического плана. Среди них общая теория систем Л. Берталанфи, кибернетика Н. Винера, функциональная теория систем М. И. Сетрова, ветви системного анализа, системотехнические и системологические работы, «глобальные идеи» теории управления, такие как обратная связь, адаптация.

70. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ (СИСТЕМА, ОБРАТНАЯ СВЯЗЬ, ИНФОРМАЦИЯ). СВЯЗЬ ИНФОРМАЦИИ И ЗНАНИЯ

Те практические задачи, которые сегодня решаются, требуют глубокого изучения отдельных объектов и явлений природы. Большое число задач связано с исследованием сложных систем, включающих множество элементов, каждый из которых представляет собой достаточно сложную систему, и эти системы тесно взаимосвязаны с внешней средой. В настоящее время термин «общая теория систем» трактуется в широком и узком смысле. ОТС в широком смысле – это комплекс математических и инженерныхдисциплин.

Аналогична ситуация и с теорией развития сложных систем. Ее тоже можно понимать в широком и узком смысле. В широком смысле теория развития сложных систем – это естественно-научная конкретизация общей теории развития – материалистической диалектики. В рамках этой же теории должны быть объединены основные положения о поведении сложных систем, разработанные в различных областях научного знания, в результате чего может быть построена концептуальная модель процессов развития сложных систем. Более узкое понимание теории развития предполагает построение математических моделей развития конкретных систем (биологических, экологических, экономических, социальных и т. п.). В этом случае объект исследования выделяется и анализируется конкретной научной дисциплиной.

Особенность простых систем – в практически взаимной независимости их свойств, позволяющей исследовать каждое из них в отдельности в условиях классического лабораторного эксперимента; особенность сложных систем заключается в существенной взаимосвязи их свойств. Систему считают сложной, если она состоит из большого числа взаимосвязанных и взаимодействующих между собой элементов, каждый из которых может быть представлен в виде системы. В качестве содержания теории развития сложных систем можно рассматривать совокупность методологических подходов, позволяющих строить модели процессов развития сложных систем, используя достижения различных наук, а также методы анализа получаемых моделей.

Действие регуляторного механизма развития системы проявляется на различных уровнях ее организации и зависит от реакции на изменение внешних факторов, от форм взаимодействия системы с факторами внешней среды. В зависимости от уровня структуризации системы взаимозависимость с внешними факторами проявляется в различных формах, так как относится к разным уровням организации системы и различным процессам. В роли регулятора выступает внешняя среда, включающая рассматриваемую систему. Внешняя среда должна быть связана с развивающейся системой двумя линиями связи – прямой линией передачи управляющих сигналов от внешней среды к системе и линией обратной связи, передающей во внешнюю среду информацию о действительном состоянии системы. В процессе функционирования система передает во внешнюю среду информацию о количественном составе соответствующих элементов-признаков, об их распределении. Во внешней среде происходит преобразование этой информации (контроль и отбор наиболее ценной информации). Отобранная информация накапливается во внешней среде и передается в систему путем появления соответствующих свойств (признаков) у элементов системы.

71. ПРОБЛЕМА СОЗДАНИЯ ИСКУССТВЕННОГО ИНТЕЛЛЕКТА. НЕЙРОННЫЕ СЕТИ

В последнее время активно ведутся также работы по построению моделей обработки информации в нервной системе. Большинство моделей основывается на схеме формального нейрона У. МакКаллока и У. Питтса, согласно которой нейрон представляет собой пороговый элемент, на входах которого имеются возбуждающие и тормозящие синапсы; в этом нейроне определяется взвешенная сумма входных сигналов (с учетом весов синапсов), а при превышении этой суммой порога нейрона вырабатывается выходной сигнал.

В моделях уже построены нейронные сети, выполняющие различные алгоритмы обработки информации: ассоциативная память, категоризация (разбиение множества образов на кластеры, состоящие из подобных друг другу образов), топологически корректное отображение одного пространства переменных в другое, распознавание зрительных образов, инвариантное относительно деформаций и сдвигов в пространстве решение задач комбинаторной оптимизации. Подавляющее число работ относится к исследованию алгоритмов нейросетей с прагматическими целями.

Предполагается, что практические задачи будут решаться нейрокомпьютерами – искусственными нейро-подобными сетями, созданными на основе микроэлектронных вычислительных систем. Спектр задач для разрабатываемых нейрокомпьютеров достаточно широк: распознавание зрительных и звуковых образов, создание экспертных систем и их аналогов, управление роботами, создание нейропротезов для людей, потерявших слух или зрение. Достоинства нейрокомпьютеров – параллельная обработка информации и способность к обучению.

Несмотря на чрезвычайную активность исследований, многое в них настораживает. Ведь изучаемые алгоритмы выглядят как бы «вырванным куском» из общего осмысления работы нервной системы. Часто исследуются те алгоритмы, для которых удается построить хорошие модели, а не те, что наиболее важны для понимания свойств мышления, работы мозга и для создания систем искусственного интеллекта. Задачи, решаемые этими алгоритмами, оторваны от эволюционного контекста, в них практически не рассматривается, каким образом и почему возникли те или иные системы обработки информации. Настораживает и упрощенность понимания работы нейронных сетей. Ряд исследователей рассматривает нейрон как значительно более сложную систему обработки информации, предполагая, что основную роль в обучении играют молекулярные механизмы внутри нейрона. Все это указывает на необходимость максимально полного понимания работы биологических систем обработки информации и свойств организмов, обеспечиваемых этими системами. Одним из важных направлений исследований может быть анализ того, как в процессе биологической эволюции возникали «интеллектуальные» свойства биологических организмов.

Распознавание образов, сжатие информации, ассоциативная память – эти функции являются необходимыми для различных устройств с искусственным интеллектом. И создатели компьютерной техники уже достаточно продвинулись в этом направлении. Так, если сравнивать мощность искусственных и естественных нейросетей по емкости памяти и скорости работы, то искусственные нейро-сети уже превзошли уровень мухи, хотя еще не достигли уровня таракана.

72. ПРОБЛЕМА ВИРТУАЛЬНОЙ РЕАЛЬНОСТИ

Процесс познания человеком мира вышел на новый виток. И этот новый уровень связан с разработкой и реализацией комплексной проблемы «виртуальная реальность» (Virtual Reality), активно развивающейся в США, Японии и Европы. Важным отличием «виртуального» подхода от предыдущих методов компьютерного моделирования процессов, происходящих в сложных системах, является возможно более полное использование знаний об особенностях поведения человека, о человеческом мозге, о процессах обработки образной информации, о взаимодействии сенсорных каналов (зрительного, слухового, тактильного и пр.), о формировании у нас обобщенного образа мира.

Любое попадание на новый уровень – результат глубокой проработки и обобщения результатов работы на предыдущих уровнях. Поэтому в проблеме «виртуальной реальности» существенное место занимает цветная и трехмерная графика, интерактивные системы общения человека и машинны.

Использование полисенсорной информации и обратных связей привело к невиданному прогрессу в разработке аппаратуры (видео-, аудио-, сенсоров-шлемов, специальных перчаток с датчиками)и программных средств. Все это позволяет в реальном масштабе времени создать «эффект присутствия» как в глубине образа, так и на его поверхности, анализировать и отображать полученные знания с различной степенью детализации образа, интенсификации проявления различных его свойств, в различных ракурсах.

Первостепенную роль в разработке проблемы «виртуальной реальности» играют такие особенности «человеческого фактора», знания о которых получаются в результате нейропсихолингвистических исследований. К подобным особенностям относятся, в частности, обработка полисенсорной (иногда еще ее называют полимодальной) информации, адаптивная обратная связь, «взгляд изнутри» на объект, специфика механизмов межполушарной асимметрии мозга.

При изучении процессов восприятия человеком знаний о мире больше внимания традиционно уделялось этапам восприятия, формирования и, конечно, их компьютерному представлению. В настоящее же время на передний план выходят проблемы понимания и интерпретации знаний, полученных по различным сенсорным каналам (имеются в виду цветовые оттенки, шероховатость поверхности, трехмерное полизвучание и т. п.).

Подход к познанию мира, основанный на виртуальной реальности, предполагает отображение знаний в «кибернетическое пространство»(cyberspace)с учетом специфики человека на основе «левополушарной» (логико-комбинаторной) и «правополушарной» (целостной) стратегии обработки информации. В соответствии с «левополушарным принципом» реализуются сканирование по экрану, обход образа по контуру и логико-комбинаторная, численно-аналитическая и вероятностная обработки. «Правополушарный принцип» позволяет осуществить целостный охват входного паттерна на основе оценки многосвязности. Поэтому важным фактором в создании систем виртуальной реальности является использование нейросе-тевых моделей. Еще одной гранью «виртуальной реальности» являются формализованные рассуждения субъекта, основанные на его личностных представлениях о добре и зле, красоте, возможном и недопустимом, отображение этих рассуждений в cyberspace.

73. СОВРЕМЕННАЯ БИОЛОГИЯ

В последние десятилетия биология переживает период бурного развития, многие мыслители современности даже говорят о вступлении человечества на третий, «биологический» виток развития науки, когда большинство дисциплин будет иметь «биологический окрас».

Претерпев длительное историческое развитие, к XX в. биология пришла как мощная и разветвленная область научного знания, дифференцирующаяся на ряд дочерних дисциплин, обретших статус полновесных самостоятельных областей. В настоящее время к биологическим дисциплинам причисляют более 200 самостоятельных ветвей научного знания.

Необходимость решения поставленных научных задач требует значительных усилий во всех областях науки, одновременно признаком развития любой науки является возникновение межпредметных связей. Это обусловлено тем, что различные науки отражают различные стороны одной и той же объективной реальности, соответственно, для построения более полной картины окружающего мира логично и более того необходимо развитие новых подходов, возникающих на стыке различных дисциплин. Процесс интеграции – объединения знаний, возникновения смежных дисциплин, происходит параллельно и взаимосвязанно с процессом дифференциации знаний. В этом нет логического противоречия. Это и является причиной того, что наряду с такими классическими дисциплинами, как зоология или ботаника, нам все чаще приходится слышать о биотехнологии, социальной экологии, космической биологии и т. п.

Синтез и обобщение данных многих научных областей отражается и в арсенале методов исследования современной биологии, лежащих в русле системного подхода, сочетающих натурные наблюдения, эксперимент и моделирование. Соответственно целям и задачам множества направлений биологии набор методов исследования чрезвычайно велик, можно привести лишь самые распространенные, среди них:

– режимные систематические (мониторинговые) наблюдения за состоянием природных объектов и процессов;

– аналитические исследования природных и искусственных (техногенных) объектов;

– исследования морфологических параметров природных объектов;

– статистические методы оценки процессов и явлений;

– дистанционные методы исследований;

– методы математического моделирования;

– системный анализ и др.

Успехи биологических дисциплин, таких как селекция, генетика, генная инженерия, защита растений, позволили человечеству интенсифицировать производство продовольственных товаров, нарастить объемы получаемой продукции до небывалых величин.

Однако необходимо отметить, что в своей деятельности человечество до последнего времени упорно отказывалосьучитывать отрицательные стороны своей деятельности. Недоучет специфичности биологических систем различного уровня организации привел к возникновению ряда глобальных проблем, ставящих под угрозу само существование человечества как биологического вида. В связи с вышесказанным в настоя-щее время огромные усилия отдаются развитию комп-лексной междисциплинарной области знаний, возникшей в русле биологической науки – экологии. Несомненно, что в последние десятилетия экология оказала существенное влияние на развитие общества. Хотя решение глобальных проблем – дело будущего, уже сегодня имеются немалые достижения.

74. ИСТОРИЯ СТАНОВЛЕНИЯ И РАЗВИТИЯ БИОЛОГИИ

История биологии насчитывает много веков. Уже первобытным людям необходимо было иметь определенные знания о растениях и животных. В рамках общего развития естественных наук происходило и накопление знаний, ныне принадлежащих к области биологической науки. В трудах философов античности можно найти сведения биологического характера. Аристотель глубочайшим образом продумал теорию органического развития, будучи знатоком естественно-научных дисциплин, прежде всего зоологии, ботаники и связанных с ними проблем элементарных форм живого ощущения процессов жизни. Гиппократпредложил первую теорию, объясняющую инфекционные заболевания. Общий расцвет науки во времена античности сменился, как известно из истории, относительно «прохладным» периодом Средневековья, который характеризуется общим спадом в естественных науках, и в биологии в частности. По понятным причинам на данном этапе люди были знакомы лишь с представителями растительного и животного мира. Огромный толчок развитию биологии и использованию ее плодов, в частности, в медицине дало изобретение в XVII в. микроскопа голландцем А.Левенгуком.Человечество проникло в микромир, расширив свои представления о живом. Надо сказать, что сам факт существования микроорганизмов повлек за собой изменение взглядов на теорию самозарождения жизни. К. Линнеем предложена бинарная номенклатура видов – это также немаловажно, так как позволило систематизировать накопленный обширный, но весьма противоречивый фактический материал. Микроскопические исследования послужили основой для формулировки Т. Шванноми М. Шлейденом положений клеточной теории в XIX в. На рубеже XVIII–XIX вв. трудами Ж. Ламарка, А. Вейсмана, Ж. Кювье, Ч. Лайелла были заложены основы эволюционного учения, ставшего основой современной биологии.Чарльз Дарвин в своем основном труде «Происхождение видов путем естественного отбора» (1859) обобщил эмпирический материал современной ему биологии и селекционной практики на основе результатов собственных наблюдений во время путешествий, кругосветного плавания на корабле «Бигль» раскрыл основные факторы эволюции органического мира. Эволюционная теория имеет огромное значение не только для биологии, но и для всех естественных наук в целом, примечательно, что эволюционная теория существовала наряду с термодинамикой, описывающей по существу совершенно противоположные процессы. Второе начало термодинамики предсказывает миру все более однообразное будущее, рассеяние и деградацию энергии, упрощение структур. Эволюционная теория, напротив, провозглашает возможность образования сложного из простого, все усложняющееся развитие. Разрешить этот парадокс смогли лишь в XX в. Биология пришла как мощная и разветвленная область научного знания, дифференцирующаяся на ряд дочерних дисциплин, обретших статус полновесных самостоятельных областей. XX в. ознаменовался бурным развитием генетики, селекции, экологии, молекулярной биологии и ряда других дисциплин. В настоящее время на стыке биологических дисциплин с другими областями знаний возникают новые отрасли науки, такие как космическая биология и др.

75. ПРОБЛЕМА ЦЕЛОСТНОСТИ В БИОЛОГИИ

Объекты биологии, геологии, астрономии – это развивающиеся объекты-системы, и все они характеризуются таким общим свойством, как целостность. Но как она возникает? Сравнительный анализ процессов образования целостности в разных системах позволяет предположить, что наряду со специфическим существует и универсальный механизм формирования целостности. Конкретно-научные исследования показывают, что формирование целостности происходит параллельно с «расслоением» системы на уровни.

Механизм образования целостности выявляет И. B. Шмальгаузен. Он показал, что организм как целое совершенствуется в ходе и благодаря специализации частей, его составляющих. Причем чем больше специализация частей, тем больше они оказываются в зависимости друг от друга и от организма в целом. «Целое, несущее лишь общие функции, расчленяется на части с разными, более специальными функциями, – писал И. И. Шмальгаузен. – Целое дифференцируется, а части специализируются. Однако эта ав-тономизация выражается лишь в обособлении своей специфической функции. Жизнь любой части обеспечивается целым рядом общих функций...»

Развивающиеся объекты, будь то биологический, геологический или астрономический объект, характеризуются таким универсальным признаком, как целостность, а процесс образования целостности связан с формированием уровней организации.

Целостность предполагает упорядоченность, наличие классов частей в противоположность хаотическому смешению элементов. В результате возникает иерархическая система, где все разнообразие элементов подразделяется на соподчиненные уровни организации. Это правило действительно оказывается универсальным для строения систем. Иерархичность организаций заметна, если обратиться к биологическим объектам-системам: клетка – организм – популяция – биоценоз.

Перечисленные иерархии будем называть природными, во-первых, потому, что они содержат в качестве элементов реальные природные, а не идеальные образования, во-вторых, потому, что иерархические связи зафиксированы в самой природе. Нет организмов вне клеток, популяций вне организмов, горных пород вне минералов, галактик вне звезд и т. д. То есть существует реальная, не зависящая от наших представлений, от той или иной концепции уровней последовательность организации, где соблюдается включенность предшествующих объектов-систем в последующие. Названные иерархии во всех трех случаях носят чувственно-конкретный, эмпирический характер, деление на со подчиненные уровни основано на наглядной пространственной локализации составляющих иерархии. Однако наглядность не объясняет того, как возникают природные иерархии и какова их роль.

Для теоретического рассмотрения вопроса о биологической, геологической, астрономической системах характерно применение категории пространства и категории времени. Проблема заключается в том, что, несмотря на не вызывающую сомнения реальность составляющих названных иерархий, остается неясным механизм образования иерархичности в природе, следовательно, сохраняется проблематичность объективности иерархической организации. Небезосновательность такого вопроса подтверждается, в частности, тем, что нет однозначного критерия выделения природных иерархий.