(ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙПОДХОД)

Докторбиологических наук А. И. Зотин и
кандидат биологических наук А. А.Зотин,
Институт биологии развития им. Н. К.Кольцова РАН (Москва).

Земнаяцивилизация - порождениечеловеческого разума и рукчеловека. Но исследование путейэволюции, приведших к ее появлению,вызывает целый ряд непростыхвопросов.
Имела лицивилизация биологическиепредпосылки? Другими словами, моглали она возникнуть на другойбиологической основе, если бы непоявился человек? И есть ли у негосоперники, которые способны впроцессе дальнейшей эволюциизанять место человека?
Необходим линеуклонный рост энергии,производимой людьми, дляпродолжения прогресса, или онприведет к гибели всего живого врезультате беспредельногоувеличения производства? Как,повышая уровень жизни растущегонаселения Земли, прекратитьзагрязнение окружающей среды иопасные изменения климата?

Чтобы ответить напоставленные вопросы, следуетпрежде всего рассмотреть ходбиологической эволюции. Наличиеэволюционного прогресса в живойприроде не вызывает сомнений:палеонтологические данныесвидетельствуют, что жизньразвивалась от простых форм к всеболее сложным и совершенным.Значительно труднее решить вопрос:что лежит в основе этого прогрессаи как его количественно оценить?

Одна из такихоценок была дана в 20-30-х годахкрупнейшим русским биологомакадемиком А. Н. Северцовым. Из этихоценок уже в наше время родиласьтеория, согласно которой в ходепрогрессивной эволюции происходитусиление энергетического обменаживотных, измеряемого по скоростипотребления кислорода.Исследования показали, чтоудельный (на килограмм массы)кислородный обмен в процессеэволюции от простейших домлекопитающих и птиц возрастает всотни раз.

Энергетическаямера эволюционного процесса

Это позволяетколичественно оценивать егоскорость в реальных величинах -ваттах за миллион лет. Разумеется,узнать, каков был энергетическийобмен у животных, вымерших сотнимиллионов лет назад, невозможно.Поэтому мы поступили иначе: данныео ныне живущих организмах разныхвидов пересчитали на моментзарождения этих видов всоответствующую геологическуюэпоху. Получилось, что в кембрии(570-500 миллионов лет назад) скоростьэволюции составлялаприблизительно 0,005 милливатта награмм массы за миллион лет, вордовике (500-440 млн. лет) - 0,011, вдевоне (410-350 млн. лет) - 0,014, в карбоне(350-270 млн. лет)- 0,024, в триасе (230-195 млн. лет)- 0,076, в юрском периоде (195-135 млн. лет)- 0,099, в меловом (110-70 млн. лет) - 0,192 и вплейстоцене (7-2 млн. лет назад) - 0,269мВт/г·миллион лет. Хотя значенияэнергии определены недостаточноточно, они показывают, что биоэнергетическийпрогресс шел с нарастающейскоростью. Усилениеэнергетического обмена былочрезвычайно полезным для выживанияживотных в их борьбе засуществование.

Биологическаяэволюция и возникновениецивилизации

Возможно ли былодальнейшее усилениеэнергетического обмена животных,или эволюция достигла своегопредела в классе птиц ипрекратилась? Это вопрос далеко непраздный: температура теламлекопитающих равна 36-38°С, а птиц -40-41°С. Дальнейшее усилениеэнергетического обмена исопутствующее емуповышение температуры теланевозможно - это привело бы ксвертыванию (денатурации) рядабелков и гибели организма.Существует "тепловой барьер",перешагнуть который простымповышением уровня кислородногообмена невозможно. Природа, однако,нашла другой путь - возникновениецивилизации, появление сознания.

Человечествонаучилось использовать не толькоэнергию, заключенную в пище, но иэнергию горючих материалов, рек,ветра и Солнца, а в последниедесятилетия и атомную энергию.Расчеты показали, что первобытныйчеловек получал с пищей ирасходовал не более 2000 килокалорийза сутки, с началом использованияогня потребление энергииувеличилось до 5000 Ккал/сутки, асейчас в развитых странах онопревышает 200 000 Ккал/сутки.

Появлениечеловеческой цивилизацииоказалось необходимым шагомэволюции, так как позволило,преодолев "тепловой барьер",наращивать потребление энергииживыми системами. Так чтовозникновение цивилизации -неизбежный результат прогресса, и,если бы не появился человек, на егоместе, возможно, оказался бы другойвид. Об этом заставляют думать иданные о возрастании объема мозга вразных классах и типах животных.

Изменениеразмеров мозга в процессеэволюции

В сравнительныхисследованиях используют такназываемый коэффициентэнцефализации - удельную массумозга животного в расчете на одинграмм массы его тела. Расчет, попалеонтологическим данным,показал, что в процессе эволюциимлекопитающих средняя величинаэтого коэффициента в эоцене быларавна 0,026, в плейстоцене - 0,055, а усовременных видов составляет 0,115.

Коэффициентэнцефализации в разных классахпозвоночных животных и в отдельныхего отрядах сильно различается. Вклассе млекопитающих, например,представители отряданасекомоядных имеют наименьшийкоэффициент энцефализации,представители отрядов приматов икитообразных - наибольший (удельфинов - 0,54). В классе птицнаименьший коэффициентэнцефализации имеют страусы икуриные, наибольший - попугаи (0,34),врановые (0,33) и совы. Но особенноэтот коэффициент велик, конечно, учеловека - 0,7 Человек сильнообогнал другие виды и практическиполностью перекрыл возможности дляпоявления на Земле иныхцивилизаций. Но все могло быть ипо-другому, так как, видимо, первымисреди позвоночных на путь увеличениямассы мозга встали представителикласса рептилий - динозавры, по несовсем ясным причинам вымершиеоколо 70 миллионов лет тому назад.Коэффициент энцефализациинебольших (массой 70 - 80 кг) хищныхдинозавров из инфраотрядацелурозавров близок к показателямдля современных млекопитающих иравен приблизительно 0,12 Неисключено, что эта группадинозавров могла бы еще миллионылет тому назад сформировать мозг,сопоставимый с человеческим, и, ктознает, сегодня на Землесуществовала бы совсем инаяцивилизация.

Таким образом,процесс возникновения цивилизациипошел задолго до появлениячеловека и продолжается донастоящего времени. Исчезновениечеловечества (по собственнойглупости или по иной причине) неостановит его, пока на Землесохраняются живые организмы ипродолжается биологическаяэволюция.

Развитиечеловечества сопровождаетсяпостоянным ростом уровня жизни,который требует все больше энергии.По расчетам известного российскогоастрофизика И. С. Шкловского,количество производимой энергии запоследние 200 лет удваивалось каждые20 лет и в 80-х годах составлялопримерно 61012 Вт. При таких темпахчерез 200 лет оно дойдет до 31015 Вт, а это уже одинпроцент поступающей на Землюэнергии Солнца. Дальнейшееувеличение производства энергииприведет к заметному нагревупланеты и, вполне вероятно, к такимизменениям климата, что жизнь наЗемле станет невозможной.Преодолеть этот "тепловойбарьер" можно, видимо, тольковыведя в космическое пространствоэнергоемкие производства.

Задача этатрудная, в настоящее времянереальная, но сегодня появиласьнадежда решить ее уже в обозримомбудущем. В начале марта этого годаНациональное управление поаэронавтике США (НАСА) сообщило, чтозапущенный 6 января 1997 года наокололунную орбиту робот-разведчик"Проспектор" обнаружил на Луневоду. Она хранится в виде льда,количество которого по разнымоценкам составляет от 10 миллионовдо 100 миллиардов тонн. Егодостаточно, чтобы на целое столетиеобеспечить водой несколько тысяччеловек. Эксперты НАСА считают, чтопервое совершенно автономноевнеземное поселение на Луне можетбыть построено уже в 2013 году. Оченьможет быть, что именно такиевнеземные города станутиндустриальными центрами нашейземной цивилизации.

В основебиологического прогресса иразвития человечества лежатглубокие термодинамическиезакономерности. Следует их понять ипо возможности использовать. Неследует обольщаться надеждой, чтовсе как-нибудь обойдется - законыприроды неумолимы.

 

Такизменялся энергетический обменживых организмов в ходебиологической эволюции и наначальной стадии человеческойцивилизации: 1 - кишечнополостные, 2 -ракообразные, 3 - моллюски, 4 - рыбы, 5 -амфибии, 6 - насекомые, 7 - рептилии, 8 -млекопита ющие, 9 - неворобьиныептицы, 10 - воробьиные птицы, 11 -первобытный человек, 12 - человек,использующий огонь.

Изменениевеличины коэффициентаэнцефализации у животных впроцессе биологической эволюции: 1 -рыбы, 2 - земноводные, 3 - рептилии, 4 -млекопитающие, 5 - птицы, A -целурозавры, B - дельфины, C - вороны, D - попугаи, E -человек.

Представителикласса рептилий - ископаемыецелурозавры - в процессе эволюциимогли бы, возможно, сформироватьголовной мозг, не уступающийчеловеческому. И если бы они невымерли 70 миллионов лет назад, наЗемле сейчас была бы совсем другаяцивилизация.