Валеология

В.П. Петленко. Основы валеологии. Книга вторая. 1998.- 360 с.
§ 2.
О прогрессивном развитии в биологии: эволюционная энергетика
Естествознание XIX века по праву гордилось двумя крупнейшими достижениями: разработкой материалистической концепции эволюции в науках о живой природе и концепции энергии в развитии физики. Поиск внутренней связи между этими концепциями был предметом многих исследований. К.А. Тимирязев еще в 1912 году подчеркивал, что вопрос о космической роли растений является пограничной областью между двумя великими обобщениями прошлого века — учением о рассеянии энергии и учением о борьбе за существование. Попытки найти простые формальные связи и определить на их основе энергетические принципы развития жизни оказались в то время практически безрезультатными. Более того, непосредственное приложение термодинамических законов к анализу явлений жизни привело к прямому противоречию: эволюция (развитие) живых систем происходит в направлении, противоположном указываемому вторым началом термодинамики: вместо деградации системы и потери энергии происходит повышение организации системы. Следовательно, согласно представлениям классической термодинамики, жизни как устойчивого явления не должно существовать.

Потребовалось развить новую область термодинамики — неравновесную термодинамику (И.Пригожий), на основе которой оказалось возможным ввести термодинамические критерии эволюции открытых систем. По отношнию к живым системам, открытость которых является одним из важнейших свойств, эти критерии определяют устойчивость стационарного (неравновесного — по Э.

Бауэру) состояния (а не равновесия — аналога смерти!).

Физики и механики назвали энергию "царицей мира", а энтропию ее тенью. Понятие энтропии имеет двойственную природу. С одной стороны, энергия характеризуется рассеиваемым системой теплом, а с другой — является мерой упорядоченности. Как это ни покажется странным, в биологии, где упорядоченность структур почему-то возрастает, больше внимания уделялось энтропии, чем энергии. "Царица мира" — энергия оказалась в тени своей собственной "тени" — энтропии.

Много говорилось об отрицательной "упорядочивающей энтропии", присущей живым организмам. Даже солнечный свет предпочитали рассматривать как мощный источник отрицательной "энтропии", а не как поток энергии. А между тем для существования любого стационарного состояния открытой системы необходим поток свободной энергии извне, а не поток отрицательной энергии (негэнтропии) в систему, как это следовало из вывода Э. Шредингера, наиболее часто упоминаемого в литературе. По словам крупного эволюциониста Э.Майра, биологическая эволюция — это результат процессов, вторгающихся в особые системы, а органическая эволюция отличается от эволюции Вселенной и от других процессов, с которыми имеют дело физики. И совершенно очевидно, что не таинственное стремление к самоусовершенствованию, не особая самоорганизация биологических структур, "не могущих жить без метаболизма", а постоянная "накачка" потоком свободной энергии — основа эволюционного процесса. Роль "царицы мира" —

Культура физического здоровья

энергии при таком подходе начинает проявляться по-настоящему, а ее "тень" — энтропия своим ростом только демонстрирует изменение потока свободной энергии. К тому же для неравиовесных систем энтропию очень трудно определить, тогда как энергия и ее потоки гораздо легче поддаются количественным измерениям.

Все современные концепции развития жизни можно отнести к трем основным типам: субстратные, энергетические и информационные.

Разработка общей теории развития должна естественным образом опираться на все три концепции, органически связывая их друг с другом, однако исторически сложилось так, что первой стала развиваться субстратная концепция (Ламарк), начавшись с морфологии организмов. Бурный взрыв исследований по молекулярной биологии и генетике в последние десятилетия привел к триумфальному шествию этой концепции и абсолютизации некоторых ее положений, что сводится к одностороннему толкованию причин возникновения и развития жизни ("гены хотят жить и размножаться").

Информационная концепция, появившись самой последней, с совершенствованием кибернетики и информатики начала бурно развиваться. Энергетическому подходу повезло меньше из-за различий в методологии физики и биологии. Однако именно он указывает направление развития сложных открытых систем, подвергающихся постоянной накачке энергией извне.

Для плодотворного, равноправного синтеза всех трех концепций время только наступает, — и пока менее всего готов к этому, слабее всех разработан именно энергетический подход.

Рассматриваются два энергетических принципа: экстенсивного и интенсивного развития жизни. Первый связан с захватом энергии биосистемами, а второй — с эффективностью ее использования.

При эволюции всех систем все более существенную роль играют процессы, направленные на улучшение качества использования энергии. "Подъем энергии жизнедеятельности", в частности "повышение дыхательной функции" (А.Н.Северцов, 1934), является одним из главных эволюционных изменений. Конкретизация этого положения в работах В.С.Ивлева привела В.Р. Дольника к идее, согласно которой прогрессивная эволюция живого мира связана с усилением интенсивности дыхания (внутриклеточного энергообразования) организмов.

Для того чтобы сравнивать интенсивность дыхания разных по размеру организмов, обычно вычисляют интенсивность дыхания условного организма массой в 1 грамм, то есть используют коэффициент А из следующего уравнения:

Оо2 = A-W ~ь,

где Qo2 — интенсивность дыхания: А — коэффициент, W ь — масса организма.

Было показано, что коэффициент А возрастает по мере усложнения организации животных (табл.

1).

Телесное здоровье человека: физкультура и спорт, здоровье и его резервы

Таблица 1

Значение коэффициента А для различных групп животных

Т а б л и ц а 2

Значение коэффициента А для различных отрядов млекопитающих

Отряд

А, мВт

Однопроходные

6.7

Сумчатые

13,9

Неполнозубые

14,2

Рукокрылые

18,3

Насекомоядные

20,8

Зайцеобразные

23

Грызуны

24.2

Хищные

29.2

Непарнокопытные

33,6

Парнокопытные

33,6

Приматы (высшие)

36,5

Л. мВт

0.09 0.14 0.19 0,54 1.45 1.66 4.58

21.05 — 40.94 0.73 0.90 3,15

Простейшие

1 'убки

Кораллы

Олш'охеты

Амфибии

Рыбы

1 Ірссмьїкаюшиеся

Птицы

Ракообразные

Моллюски

І Іасекомьіе

В.Р. Дольник считал, что параметр А одинаков у всех представителей одного класса животных, в более поздних работах было показано, что величина А сильно отличается у разных отрядов классов млекопитающих, птиц и пресмыкающихся.

В табл. 2 приведены данные для разных отрядов классов млекопитающих, из которых следует, что этим параметром можно характеризовать биоэнергетический прогресс и внутри класса.

Как видно из приведенных таблиц, интенсивность дыхания сильно возрастает от простейших к млекопитающим и птицам и от однопроходных к приматам в классе млекопитающих. Это показывает, что имеет место явная биоэнергетическая направленность эволюционного прогресса организмов.

Еще более интересные данные можно получить при сопоставлении интенсивности дыхания животных и времени обнаружения их в палеонтологической летописи. В процессе эволюции происходило последовательное появление животных со все более высоким уровнем интенсивности дыхания.

биологический смысл этого процесса состоит в увеличении мощности внутриклеточного энергообразования, а следовательно, и величины активного обмена, обеспечивающего полноту приспособительных реакций.

Отсюда можно сделать вывод, что прогрессивная эволюция живого связана с усилением интенсивности энергообразования организмов.

Физический же смысл прогрессивной эволюции заключается во все большем удалении от состояния равновесия, состояния той первичной среды, в которой возникли первые живые системы.

Культура физического здоровья

Возрастание активного обмена, или интенсивности энергообразования, — есть итоговая мера прогресса живых систем.

Наиболее полное представление о жизни как процессе пополнения энергии и о воздействии пополненной энергии на неживую природу было развито В.И.

Вернадским. По его мнению, всегда существовало и существует "резкое материально-энергетическое различие" между живым и неживым ("косным") телом. "Вещество биосферы состоит из двух состояний, материально-энергетически различных, — живого и косного. Живое вещество, хотя в биосфере и материально ничтожно, энергетически выступает в ней на первое место".

Весьма своеобразные взгляды на источники и характер энергии, обеспечивающие функционирование живых систем, на применимость к ним второго начала термодинамики высказаны Э.С. Бауэром. Им сформулирован принцип "устойчивого неравновесия"; именно непрерывное термодинамическое неравновесие — кардинальное отличие живого от неживого. Исходя из этой посылки, он сформулировал основной закон биологии: "Только живые системы никогда не бывают в равновесии и исполняют за счет своей свободной энергии постоянно работу против равновесия, требуемого законами физики и химии...".

Но ведь и неживые системы иногда обнаруживают признаки неравновесного состояния. Однако если в неживых системах причиной их неравновесия является влияние внешней среды, то в организме такая причина заключена в нем самом, в его внутренней энергии. Это не значит, что живая система не нуждается в энергии извне. Но внешняя энергия, поступающая, например, с пищей, трансформируется в специфическую энергию химических соединений, аккумулируется и способна производить работу, обеспечивая неравновесное состояние, иными словами — жизнеспособность. Эта специфическая энергия, присущая только живым системам, представляет собой энергию фосфатных связей. "АТФ, — пишет М.И.Сетров, — является специфическим "горючим" организма, а ее свойство накапливать энергию в макроэргических связях обнаруживается как универсальная энергетическая функция всего организма в целом".

/Таким образом, биологический субстрат, обеспечивающий неравновесное состояние биосистемы, — жизнь, его энергетическая количественная характеристика может служить основой для оценки жизнеспособности, устойчивости к внешним воздействиям.

Итак, основное условие существования всего живого на Земле — возможность поглощать энергию из внешней среды, аккумулировать ее и использовать для осуществления процессов жизнедеятельности.

Чем выше доступные для использования резервы биоэнергетики, тем жизнеспособнее организм, ибо жизнь поддерживается тратой энергии.

Работа многочисленных клеточных насосов, определяющих распределение между клеткой и средой электролитов, неэлектролитов и макромолекул; разнообразные процессы всасывания, выделения и внутриклеточного обмена, синтез белков, необходимых для клеточной регенерации, — все это сопровождается энергозатратами на всех уровнях. Это и энергия сокращения мышечного волокна,

8

Телесное здоровье человека: физкультура и спорт, здоровье и его резервы

и энергия нервных импульсов, и энергия, идущая на синтез секрета железистой клетки. При этом отмечается одна важная закономерность: чем мощнее аппарат митохондрий, являющийся субстратом энергопотенциала клетки, тем больший диапазон внешних воздействий она способна выдержать и восстановить свою структуру (Ф.З. Меерсон, 1982).

вернуться к содержанию
вернуться к списку источников
перейти на главную страницу

Релевантная научная информация:

  1. В.П. Петленко. Основы валеологии. Книга вторая. 1998.- 360 с. - Валеология
  2. § 2. О прогрессивном развитии в биологии: эволюционная энергетика - Валеология
  3. «ОБЪЕКТИВНОСТЬ» СОЦИАЛЬНО-НАУЧНОГО И СОЦИАЛЬНО-ПОЛИТИЧЕСКОГО ПОЗНАНИЯ*1 - Социология
  4. Глава 22.РУССКАЯ КУЛЬТУРА ПЕРВОЙ ПОЛОВИНЫ XIX в. - Исторические науки
  5. Глава 23.ВНУТРЕННЯЯ ПОЛИТИКА РОССИИ ВО ВТОРОЙ ПОЛОВИНЕ XIX в. - Исторические науки
  6. Глава 16. НАУКА КАК УНИВЕРСАЛЬНАЯ КУЛЬТУРНАЯ СИСТЕМА - Культурология
  7. Глава 17. ОКЕАНИЧЕСКИЕ ЦИВИЛИЗАЦИИ ЕВРОПЫ В НОВОЕ ВРЕМЯ - Культурология
  8. ТЕМА 4. Социокулътурная динамика - Культурология
  9. Краткий терминологический словарь - Культурология
  10. 1.7. Классификация факторов природной среды - Экология и природопользование
  11. 2.2. Всеобщие принципы природопользования - Экология и природопользование
  12. 2.6. Глобальное моделирование экологических исследований, его мировоззренческое и политическое значение - Экология и природопользование
  13. 11.1. Деятельность предприятия как потенциальный источник техногенной опасности для окружающей среды - Экология и природопользование
  14. 3.4. Педагогические цели и образовательные , стандарты - Педагогика
  15. Макс Шелер Социология знания* - Социология
  16. Конкуренция* - Социология
  17. § 3. Валеология и конституция человека - Валеология
  18. § 2. Различные подходы к оценке здоровья - Валеология
  19. § 8. Конституция, образ жизни, здоровье - Валеология
  20. 1§ 9. Конституция и выбор жизненного пути - Валеология

Другие научные источники направления Валеология:

    1. В.П. Петленко. Основы валеологии. Книга первая.. 1998

    2. В.П. Петленко.. Основы валеологии. Книга третья. 1999