Автотрофность человечества вернадский кратко

Обновлено: 05.07.2024

Сегодня, в начале XXI века можно утверждать, что на нашей планете выживание каждого этноса, каждой страны или объединенной кооперации стран, конечно, будет невозможно без выживания и сохранения благополучия на поверхности Земли биосферы и всего человечества в целом. В силу этого экологическую безопасность России можно разделить на несколько категорий научного и практического характера. Однако, следует отметить, что во многих экологических документах, к сожалению, преобладают тактические подходы. Вот так, например, формулируется в следующих основных формах экологическая безопасность для России в конце XX века [1]:

1) ухудшение качества среды обитания, ведущее к снижению продолжительности жизни, увеличению заболеваемости, смертности и ухудшению генофонда населения;

2) образование зон экологического неблагополучия и бедствия;

3) деградация возобновимых природных ресурсов (плодородия почв, рыбных и лесных ресурсов и др.);

4) истощение невозобновимых природных ресурсов (минерального сырья, углеводородных энергоносителей);

5) возрастание риска крупных техногенных катастроф;

6) ухудшение качества поверхностных и подземных вод и прибрежных вод морей;

7) распространение радиоактивного загрязнения;

8) загрязнение воздушного бассейна и опасные изменения климата;

9) опасное загрязнение продуктов питания;

10) рост социальной напряженности в результате неблагоприятной экологической обстановки;

11) ограничения в размещении производительных сил.

Эволюция или коэволюция ?

По данным зимних гидролого-экологических исследований Ерики и озера Волго-Ахтубинской поймы — уникальной экосистемы — испытывают значительный недостаток воды, а обитающие в водоемах организмы — кислорода.

Автор: В. Г. Васильева

ЧТО ТАКОЕ ЭКОЛОГИЯ?

Современное значение слова экология имеет более широкое значение, чем в первые десятилетия развития этой науки. Даже более того, чаще всего под экологическими вопросами понимаются, прежде всего, вопросы охраны окружающей среды (см. также энвайронментализм). Во многом такое смещение смысла произошло благодаря все более ощутимым последствиям влияния человека на окружающую среду, однако за рубежом, например, часто разделяют понятия ecological (англ., относящееся к науке экологии) и environmental (англ., относящееся к окружающей среде). Всеобщее внимание к экологии повлекло за собой расширение первоначально довольно четко обозначенной Эрнстом Геккелем области знаний (исключительно биологических) на другие естественнонаучные и даже гуманитарные науки.

АЛЬТЕРНАТИВНЫЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

Экология — познание экономики природы, одновременное исследование всех взаимоотношений живого с органическими и неорганическими компонентами среды… Одним словом, экология — это наука, изучающая все сложные взаимосвязи в природе, рассматриваемые Дарвином как условия борьбы за существование. (Это определение Э. Геккеля написано в те времена, когда экология была ещё исключительно биологической наукой. Нынешнее понимание экологии шире.)

Экология — биологическая наука, которая исследует структуру и функционирование систем надорганизменного уровня (популяции, сообщества, экосистемы) в пространстве и времени, в естественных и измененных человеком условиях. Это определение дано на 5-м Международном экологическом конгрессе (1990) с целью противодействия размыванию понятия экологии, наблюдаемому в настоящее время.

Автотрофность человечества - получение всех необходимых в-в, независимость человека от продуктов производимых биосферой. Экологически замкнутая система - продукты переработки одних организмов служат сырьем для других.

На первый план выдвигается космическая сущность живого вещества и природы самого человека. Вернадский эту сущность природы человека раскрывает на примерах изотопического спектра элементов, из которых строится живое вещество. В то время были известны избирательные изотопические спектры живого вещества по кальцию, сегодня они уже изучены по углероду, кислороду, сере, азоту и другим элементам.

3. Казначеев В.П. Учение В. И. Вернадского о биосфере и ноосфере. – Новосибирск: Наука. Сиб. Отд. 1989. -248 с.

4. Карпинская Р. С. Натуралистическое сознание и космос // Философия русского космизма. – М., 1996. – С. 302–315.

5. Кершанская О.И. Фотосинтетические основы улучшения пшеницы для инноваций в биологии и сельском хозяйстве // Доклады Нац. Академии наук Республики Казахстан. – 2013. – №1. – С. 78–92.

7. Кутырев В.А. Становление ноосферы: надежды и угрозы // Философия русского космизма. – М., 1996. – С.316–325.

9. Магомедов И.М. К вопросу об истории открытия С4–фотосинтеза. Современное состояние проблемы // Успехи современного естествознания. – 2015. – №1. – С. 962–965.

10. Магомедов И.М., Чиркова Т.В. Амарант – прошлое, настоящее и будущее // Успехи современного естествознания. – 2015. – №1. – С.1108–1113.

14. Ничипорович А.А. Фотосинтетическая деятельность растений как основа их продуктивности в биосфере и земледелии // Фотосинтез продукционный процесс. – M.: Наука, 1988. – С.5–28.

15. Офицеров E.H., Костин В.И. Углеводы амаранта и их практическое использование. – Ульяновск, 2001. 80 с.

18. Смашевский Н.Д. Симбиотический фотосинтез у животных //Астраханский Вестник экологического образования. – 2012. – № 2. – С.131–141.

21. Харламов, С.Ю. Эволюция концепции автотрофности человечества В.И. Вернадского. // Научные ведомости БелГУ. Сер. Философия. Социология. Право. – 2008. – №12(52).5. – С.196–201.

25. Karki S., Rizal G. and Quick W.P. Improvement of photosynthesis in rice (Oryza sativa L.) by inserting the C4 –pathway // Rise. – 2013. – № 6. – С.1–8

26. Zhu XG, Shan L, Wang Y, Quick W.P) C4 rice – an ideal arena for systems biology research. // J. Integr. Plant Biol. – 2010. – № 52 (8). – Р. 762–770.

Урожайность зависит от количества солнечного света, которое получает растение, воды, удобрений, а также от качества семян. Признано, что одним из основных источников увеличения урожайности, необходимой для удовлетворения глобального спроса на продукты питания, является повышение эффективности фотосинтеза растений. В 50 годах 20 века в Советском Союзе А.А. Ничипоровичем была разработана теория фотосинтетической продуктивности растений. В результате реализации этой теории и использования новых методов селекции можно рассчитывать на то, что многие культуры способны будут достигать уровня теоретически возможной фотосинтетической продуктивности. Это будет способствовать тому, что земледелие будущего нашей планеты и рациональное использование природной органической продуктивности дадут возможность обеспечить продуктами питания 10 млрд человек [14].

За последние 50 лет на планете произошли глобальные изменения климата и содержания СО2 в воздухе. Так, по некоторым данным [6], масштабы фотосинтетического преобразования и запасания солнечной энергии огромны: каждый год за счет фотосинтеза на Земле образуется около 200 млрд. тонн биомассы, а ежегодная ассимиляция углекислого газа в результате фотосинтеза составляет около 260 млрд. тонн. Расчеты показывают, что к 2035 году содержание углекислого газа в атмосфере удвоится, то есть будет составлять около 0,06 %. В результате скорость фотосинтеза может возрасти на 60 % [22]. При этом следует также учитывать, что двукратное повышение содержания СО2 в атмосфере ведет и к повышению температуры поверхности Земли на 2–3°С, причем оно будет минимальным в тропической зоне и максимальным в высоких широтах (8 – 11°C).

Наиболее перспективным направлением в повышении интенсивности фотосинтеза растений признано создание новых форм растений с помощью генных модификацией С3 растений [5, 25–26]. Высшие растения по виду углеродного метаболизма в фотосинтезе делятся на С3, С4 и САМ – типы [8,24]. САМ – растениями называются те виды, которые ночью усваивают углекислоту с образованием дикарбоновых кислот, а днем эти кислоты являются источником СО2 для фотосинтеза. Встречаются эти растения в аридных регионах планеты. Основной вклад в продовольственное обеспечение человечества (60–70 %) вносят С3 растения, у которых первичным продуктом фиксации СО2 является 3х-углеродное соединение и С4 – растения. У последних первичный продукт фиксации СО2 представлен 4х-углеродным соединением. Несмотря на то, что они составляют всего 4– 5 %всей флоры земного шара, их вклад в снабжение человека продуктами питания достигает 30–40 %. Установлено, что С4 – растения по многим физиологическим показателям резко отличаются от С3 – растений [8,24].

Поскольку продуктивность С4 – растений выше, чем С3 – представителей, это явилось причиной появления работ по внедрению элементов С4 – фотосинтеза в С3 –растения с целью повышения продуктивности последних. Так, в различных странах ведутся работы по получению С4–риса [25–26]. Проведены подобные исследования и с пшеницей [5].

Следует указать, что еще в 70-х годах прошлого века для повышения продуктивности растений были начаты исследования по активизированию синтеза С4–кислот в С3 растениях с помощью генетических и физиологических методов [9]. Дальнейшее развитие этих работ на новом методическом уровне может быть связано с исследованиями по созданию С4–риса. На наш взгляд, они могут дать сильный толчок для развития биотехнологии, но возможности получения при этом С4–риса весьма неопределенны. Более перспективным кажется обогащение качественным белком известных углеводных форм С4–растений, таких как кукуруза и сорго, путем внесения в них генов из близкого им по фотосинтезу С4–растения амаранта, обладающего самым высоким по качеству белком[10,23]. И в том случае, если белок кукурузы или сорго станет в результате таких трансформаций более качественным, можно сделать попытку использовать тот же способ для риса и других С3–растений.

В настоящее время продуктивность риса с гектара посева такова, что им можно прокормить 27 человек. К 2050 году, учитывая рост народонаселения, этот гектар должен кормить уже 43 человека. Считается, что именно С4–рис может обеспечить продовольствием людей. Мы предлагаем повысить качество риса путем внедрения из амаранта генов, обеспечивающих синтез белка. Среди С4 культур, наиболее уникальной и значимой для продовольственной безопасности культурой является именно амарант [10]. Эта единственная культура, которая содержит самые качественные белки, жиры и углеводы [10,15,23].

Следующим этапом может быть включение генов синтеза С4 -цикла в мезофильные клетки С3–растений. Когда С3– растения испытывают дефицит воды, устьица частично закрываются, что приводит к ограничению газообмена. Функционирование С4–цикла должно обеспечить положительный баланс углерода в С3–растениях, что предотвратит снижение их продуктивности.

Обоснование В.И. Вернадским концепции автотрофности человечества имеет огромное значение. Становление автотрофности – это медленный исторический процесс. Человек и человечество – порождение биосферы. Как живое биосоциальное явление человечество неотделимо от биосферы. Их взаимозависимость, их родство чрезвычайно глубоко. Уже сегодня понятно, что судьба биосферы, ее сохранение и развитие является важнейшим условием сохранения и дальнейшей эволюции человечества.

Открытие явления автотрофности человечества есть закономерное проявление научной мысли и процесса перехода биосферы в ноосферу. Первым этапом возникновения автотрофии В.И. Вернадский считал появление земледелия и одомашнивание животных и растений. Второй этап – создание искусственной пищи [13]. По нашему мнению, третьим этапом может быть создание новых форм растений с заданными свойствами, а четвертым – широкое использование искусственного фотосинтеза для решения задач энергетики и производства продуктов питания. Мы предполагаем, что искусственный фотосинтез может способствовать широкой автотрофности человека для обеспечения его энергией и пищей [20]. На этом этапе человек сумеет контролировать изменения климата и пользоваться всеми видами возобновляющихся источников энергии. Чем быстрее человек сумеет контролировать климат и использовать для своего развития возобновляемые источники энергии, тем выше будет доля автотрофности в развитии человека. Возможно, при этом будет усиливаться саморегуляция численности населения на планете. В отдаленной перспективе можно ожидать, что человек овладеет технологией и научными познаниями для организации симбиоза между фотосинтезирующей клеткой и клеткой человека по типу коралла[18], а также может сам поглощать солнечный свет с помощью биочипа, внедренного в ткань человека.

В начале 21 века родилась новая научная дисциплина – синтетическая биология, которая ставит задачу создания искусственных биологических систем для обеспечения человечества пищей и энергией для своего развития. [29].

Таким образом, гениальная концепция В.И. Вернадского об автотрофности человека получает дальнейшее развитие. Человечество сможет увеличить жизненные ресурсы [11] и обеспечить себя всем необходимым для жизнедеятельности, независимо от капризов природы. Что касается теории Мальтуса, то она не имеет научного обоснования, поскольку жизненные ресурсы человечества растут и переход от общества потребления к обществу разумной достаточности и справедливого распределения ресурсов и новых технологий – залог развития нашей цивилизации.

Выводы

В течение 90 лет после опубликования концепции В.И. Вернадского об автотрофности человечества ресурсы его жизнедеятельности значительно увеличились и расширились. Теория Мальтуса не имеет научного обоснования.

К концу 21 века благодаря искусственному фотосинтезу и овладению термоядерной энергией, а также другими возобновляемыми источниками энергии, наша цивилизация сумеет обеспечить себя достаточным количеством пищи и энергии. Чем больше доля автотрофности в жизнеобеспечения человечества, тем больше вероятности в сохранении природы в первозданном виде.

Предполагается, что в отдаленной перспективе человек, без участия растений, сможет частично сам конвертировать солнечную энергию и получать необходимые соединения для своего жизнеобеспечения. Прогрессу цивилизации будет способствовать переход человечества от общества потребления к обществу разумной достаточности.

Читайте также: