Потоки информации в биосфере

Потоки энергии и вещества в биосфере неразрывно связаны с потоками информации. Возможно, что способность воспринимать, накапливать и использовать информацию является одной из главных особенностей живого вещества.

Эта способность неразрывно связана с построением упорядоченных структур, то есть со способностью живой природы, используя поступающую извне энергию, уменьшать свою энтропию[10].
Благодаря биологической эволюции живые организмы выработали множество механизмов адаптации, то есть приспособления к условиям жизни. Более того, само строение и физиология организмов есть результат адаптации. Первое, чему должны были научиться живые организмы, — это различать в окружающей среде молекулы и частицы, пригодные в пищу, от инертных или опасных. Так возникли хеморецепторы, сохраненные у растений и высших животных в виде вкуса и обоняния. Это уже информационная связь организма с внешним миром. Как только образовалась живая клетка и в ней специализированные орга-

неллы, потребовался обмен информацией между ними. Первоначально обмен веществ и энергией внутри клетки являлся одновременно и обменом информационными сигналами. Однако нуклеиновые кислоты (ДНК и информационная РНК) стали выполнять преимущественно информационные функции. По мере усложнения органических структур появились гормоны и гормоноподобные вещества с их чисто информационно-командными функциями. Специализированные железы внутренней секреции, генерирующие эти вещества, образовали эндокринную систему управления организмом. Мольные концентрации гормонов в живом организме ничтожны — они находятся в пределах 1(Г'2—10 9, но их оказывается достаточно для управления важнейшими внутренними процессами.
С увеличением размеров животные уже не могли обходиться только химическими информационными связями. Слишком медленными оказываются процессы передачи информации. Так появилась нервная система, использующая быстрые электрические сигналы, и новые органы чувств {рецепторы) — зрение и слух, дающие информацию об окружающей среде на больших расстояниях и практически мгновенно. Увеличение количества и качественные изменения поступающей извне информации, а также необходимость согласованных движений всех органов тела привели к образованию центральной нервной системы. При этом железы внутренней секреции, занимающие наивысшее положение в эндокринной системе — гипоталамус и гипофиз, расположились в головном мозге (скорее мозг возник вокруг них) и обеспечивают согласование действий нервной и эндокринной систем.
Вероятно, ещё до образования нервной системы появились механизмы информационных связей между отдельными особями в популяции. Первоначально это были химические информационные связи, которые широко используются и высшими животными. Специализированными органами таких связей являются экзокринные железы, выделяющие во внешнюю среду феромоны — вещества, несущие информацию к другим особям данного вида. К настоящему времени широко изучены феромонные связи у многих видов насекомых, особенно общественных — пчёл, муравьев, саранчи. Чувствительность обоняния к этим веществам поразительна. По-видимому, в некоторых случаях переносчиком сигнала оказываются единичные молекулы. Существуют феромоны немедленного действия, влияющие непосредственно На нервную систему. Это феромоны тревоги или опасности, фе-

ромоны — указатели пути к пище, феромоны — аттрактанты («привлекатели»), действующие в периоды спаривания и размножения. Другие феромоны воздействуют через эндокринную систему и вызывают физиологические изменения в организме. Таким образом регулируется рост молодых особей в стаях саранчи, регулируется состав колоний пчёл, муравьев и термитов (когда нужно, в колонии появляются рабочие особи, особи — солдаты или матки — царицы колоний).

Существуют явные доказательства того, что феромоны есть и у млекопитающих, в том числе и у человека. Возможно, что именно с феромонами связаны мгновенно и «интуитивно» возникающие чувства симпатии или антипатии между людьми.
Огромная чувствительность свойственна не только обонятельным рецепторам. У многих видов развита предельно допустимая чувствительность зрения и слуха. Например, глаза кошки или совы реагируют на одиночные кванты света, а острота слуха у многих животных ограничивается молекулярными шумами.
С развитием нервной системы у животных появилась способность обмена зрительными и звуковыми сигналами, а следом за тем и способность к обучению потомства. Эта последняя способность неразрывно связана с появлением головного мозга и свободной, незаполненной изначально памяти. Накопленная живым организмом информация разделилась на врождённую, переданную химическим путём от предков, и благоприобретённую, полученную сигнальным путём за счёт обучения и собственного опыта.
Важнейшим свойством живого вещества, принципиально отличающим его от косной материи, является передача наследственной информации из поколения в поколение. Эта связь осуществляется с помощью генетического кода, носителями которого служат нуклеиновые кислоты.
Генофонд, или совокупность всей наследственной информации, накопленной в процессе эволюции, является величайшей ценностью на Земле. К настоящему времени наукой описано более 1,5 млн видов и предполагается, что всего на Земле обитает порядка 10 млн видов.
Принципиальным адаптационным шагом в эволюции оказался переход от вегетативного к половому размножению. Дело в том, что под воздействием внешних факторов, прежде всего радиационного фона, химических веществ и вирусной инфекции, в спиралях дезоксирибонуклеиновой кислоты возникают нару-

шения или мутации, то есть наследственная информация может портиться. При вегетативном, бесполом размножении у популяции нет иного способа исправить эти нарушения кроме гибели носителей вредных мутаций. Половое размножение даёт возможность корректировать ошибки, возникшие в генетическом коде, так как вероятность одинаковых нарушений у обоих родителей мала. Именно поэтому опасны браки между кровными родственниками, когда вероятность одинаковых хромосомных дефектов у обоих родителей резко возрастает, и, напротив, потомство отдалённых генетических линий бывает особенно сильным и жизнеспособным.
Среди множества вредных или даже летальных (то есть смертельных) мутаций появляется некое число полезных, дающих преимущества организмам-носителям. Так путём проб и ошибок происходит естественный отбор.
При вегетативном размножении говорить об индивидуальном биологическом возрасте особи в принципе бессмысленно. Понятие возраста особи возникает вместе с половым размножением, причём механизм запрограммированного старения появился, скорее всего, на поздних этапах эволюции. Такие древние виды, как крокодилы, черепахи или акулы, ещё этого механизма, по-видимому, не имеют. Они потенциально бессмертны и погибают от болезней, врагов или в силу изменения условий обитания. Запрограммированное старение и смерть от старости — пример адаптационного признака, полезного для вида в целом, но не для отдельного организма. Они обеспечивают смену поколений и отбор генофонда в популяции, позволяющие ей эффективно адаптироваться к постепенным изменениям среды обитания.

<< | >>

↑

Источник: Гальперин М. В.. Экологические основы природопользования. 2003

Еще по теме Потоки информации в биосфере:

- Детская психология - Общая экология - Природопользование - Социальная экология - Экологический мониторинг - Экология города и региона - Экология человека -