Проблема детерминизма в биологии. Разнообразие форм детерминации в живых сиситемах.
Детерминизм – это философское учение о всеобщей закономерной взаимосвязи и взаимообусловленности объективных явлений. Ядром детерминизма является принцип причинности: любое событие имеет причину. Причиной называют явление, которое при определённых условиях закономерно порождает другое явление, называемое следствием.
Исторически первой формой детерминизма был механический детерминизм – это философское учение, абсолютизирующее динамические законы и отрицающее объективное существование случайности. Динамический закон – это закон, управляющий поведением отдельного объекта и позволяющий установить однозначную связь его состояний. Знание динамических законов позволяет точно предсказывать события.
Механический детерминизм получил распространение в науке в XVIII- начале XIX вв., когда биология оставалась не развита, а наибольших успехов достигла механика. Сторонники механического детерминизма пытались объяснить биологические процессы с помощью законов механики или подобных им других динамических законов.
Динамические законы – это идеализация реальных отношений, выделение из бесконечного множества условий отдельных существенных связей. Поэтому в чистом виде они нигде не реализуются. В тоже время динамические законы не являются ошибочными. Ошибочной является их абсолютизация. Динамические законы применимы для описания реальных объектов, которые настолько близки к идеализированным объектам, что случайные отклонения величин ничтожно малы, и ими можно пренебречь. Такими объектами являются устойчивые системы из небольшого числа элементов и с ограниченным набором условий, существенно влияющих на систему (например, Солнечная система). Но большинство реальных объектов не отвечают этим признакам (например, биологические объекты).
Любой биологический объект является сложнейшей системой, состоящей из множества элементов и связанной с внешней средой интенсивными обменными процессами. Функционирование биологического объекта включает множество пересекающихся причинных цепей и подвержено влиянию множества внешних факторов. Поэтому применение динамических законов для описания биологических процессов является грубым и примитивным упрощением реальности.
Недостатками механического детерминизма воспользовались сторонники индетерминизма – философского учения, отрицающего всеобщую закономерную взаимосвязь объективных явлений. Индетерминисты полагали, что биологические процессы абсолютно хаотичны, случайны, не подчиняются никаким законам и потому не предсказуемы.
В противоположность механистическому материализму в биологии развивались идеалистические учения (финализм, телеология). Телеология – это религиозное учение о целесообразности в природе. Телеологи утверждали, что биологические процессы нельзя объяснить действием материальных причин, т.к. они подчиняются нематериальным целям, изначально заложенным в природу богом. Телеологи очеловечивают природу и переворачивают с ног на голову реальные причинные цепи. Только в осознанной человеческой деятельности цель, как планируемый в будущем результат, может управлять поведением в настоящем. А в природе нет планируемых целей. Биологические процессы происходят не «ради того чтобы», а «потому что», т.е. порождаются материальными причинами и подчиняются законам. Дарвин доказал что приспособленность анатомии и физиологии живых существ к достижению определённых целей (прежде всего к выживанию) стала результатом естественного отбора.
Избегая крайностей механического детерминизма, индетерминизма, противостоя телеологии, формировался диалектико-материалистический детерминизм. Согласно диалектико-материалистической классификации форм движения биологические процессы включают в себя физико-химические процессы, но качественно не сводятся к ним. Поэтому динамические законы применимы для описания конкретных физических и химических процессов в составе живого. В тоже время, функционирование клетки как целого, жизнедеятельность организма, эволюцию видов, развитие биосферы не объяснить динамическими законами. Но это не значит, что такие процессы не подчиняются никаким законам. Они также закономерно обусловлены. Но законы, управляющие биологическими процессами, являются не динамическими, а вероятностными (статистическими).
Вероятностный закон – это закон, управляющий поведением больших совокупностей, но в отношении отдельного объекта позволяющий делать лишь вероятностные предсказания. Вероятностные законы также называют статистическими, потому что они проявляются в большом числе случаев как устойчивая тенденция.
Вероятностные законы раскрывают диалектику случайности и необходимости в реальных процессах. Они описывают такие закономерные связи, которые реализуются посредством огромного числа событий, каждое из которых в отдельности является случайностью. Т.о. необходимость пробивает себе дорогу через массу случайностей, а случайность выступает формой проявления необходимости. Например, Дарвин установил статистическую закономерность естественного отбора. Случайными могут быть отдельные события эволюции: появление тех или иных мутаций, выживание или гибель отдельных особей или видов. Но сквозь случайные события пробивает себе дорогу общая закономерная направленность эволюции.
В природе существует множество видов детерминации. Существуют причинные связи (порождение причиной следствия), структурные (связь между элементами системы), функциональные (связь между свойствами предмета, выражаемая функцией – математическим уравнением) и т.д. Живой природе свойственны все виды детерминации, что и неживой, а также специфический вид связи – телеономная, или целевая детерминация. В отличие от телеологии материалистическая наука не мистифицирует понятие цели, а объясняет органическую целесообразность на основе понятия о системах с обратной связью. Поведение таких систем корректируется в зависимости от информации о результатах деятельности. Это позволяет направлять деятельность к определённому результату. Примерами систем с обратной связью являются человек и все живые существа, а также механизмы, созданные по образцу живых объектов. Целеполагающей является только деятельность человека, т.к. только человек способен мысленно планировать цели деятельности. Поведение животных также регулируется обратной связью, но подчиняется не осознанной цели, а инстинктам, рефлексам, т.е. программе действий, отточенной в эволюции и направленной на выживание.
Наличие целевой детерминации в биологических процессах требует применения целевого подхода в биологии. Целевой подход, как разновидность функционального подхода, исследует поведение объекта как целенаправленное, т.е. зная цель, объясняет характер процесса.
Признание многообразных видов детерминации в живой природе, в том числе целевой детерминации, признание вероятностного характера биологических законов является сущностью современного органического детерминизма. Органический детерминизм является формой диалектико-материалистического детерминизма применительно к познанию биологических процессов.
О диалектике взаимоотношений организма и среды
6.1 Организм и среда
Все животные и растительные организмы существуют за счёт органи-ческой и неорганической природы: их питание, размножение, развитие, рост обеспечиваются за счет окружающего их внешнего мира, с которым они свя-заны сложнейшей системой отношений. Все звенья жизненного цикла орга-низма от рождения до смерти суть результат взаимодействия с окружающей природой.
Человек, познавая закономерности взаимоотношений организма с его абиотическим и биотическим окружением, может сознательно влиять на их характер, направляя развитие организмов в нужном ему направлении.
С древних времен люди пытаются установить причины изменений жи-вых существ и научиться управлять ими.
Пытаясь осмыслить наблюдаемые явления, человек обобщает полу-ченные факты, создаёт определённую систему взглядов на природу.
Чем глубже человек познаёт явления природы, тем правильнее его представления о тех объективных закономерностях, которым эти явления подчиняются, тем успешнее он воздействует на эти явления в нужном ему направлении.
Поскольку важнейшим объектом хозяйства является органический мир, за счёт которого человек питается, одевается, в значительной степени создаёт свои жилища и предметы обихода, поскольку подавляющее большинство бо-лезней человека связано с его биотическим окружением, то естественно, что познание закономерностей, которым подчиняется развитие органического мира, имеет решающее значение в жизни человечества.
То, что организм не может существовать без необходимой ему среды – это распространенное мнение.
Русский биолог К.Ф. Рулье (1850) рассматривал отношения организма и окружающей его природы как сложную систему их взаимоотношений. Ор-ганизм не является пассивным объектом воздействия среды, а активно взаи-модействует с ней, приспособительно отвечая на её влияние.
Эти идеи развивали Н.А. Северцов, И.М. Сеченов. И.М. Сеченов пока-зал специфичность среды для организма. В определение организма должна входить и среда, влияющая на него. Среда специфична для организма и наря-ду с его морфологическими и биологическими особенностями должна вхо-дить в его характеристику.
Одно из важнейших положений биологии – это единство организма и среды.
Противоречивое единство организма и среды заключается в том, что организм может существовать и развиваться только при наличии необходи-мой ему среды, воздуха, пищи, убежищ от врагов.
Существуя, взаимодействуя со средой, организм уничтожает элементы своей среды, уничтожает кислород, пищу и т.п.; в то же время среда, взаимо-действуя с организмом, обеспечивая его существование, постепенно приво-дит его к гибели.
Понимая взаимоотношения организма и среды как средство противо-положностей, мы тем самым принимаем положение о специфичности среды, об её относительности.
Как организм перестаёт быть организмом вне связей со средой, так и тот или иной элемент внешнего мира становится средой только по отноше-нию к конкретному организму, виду.
Один и тот же элемент внешнего мира – разная среда для разных орга-низмов.
Пример: Почва в степи – разная среда для разных организмов; это и убежище для суслика, и опора для джейрана и сайгака, и источник пищи, и место прикрепления для растительности.
Один и тот же элемент внешнего мира – разная среда для разных видов животных и растений; он может быть разной средой и для разных этапов ин-дивидуального развития одного и того же организма.
Пример: Пелагический рачок – циклоп – хищник по отношению к ли-чинкам карповых рыб, у которых ещё не закончилось всасывание желточного пузыря. Он пожирает их и существует за их счёт, но мере того как личинки подрастают, они уже перестают быть доступными циклопам, становятся для циклопа безразличным внешним. Однако по мере дальнейшего роста личи-нок карповых рыб между ними и циклопами устанавливается новая форма прямых приспособительных связей. Личинки карповых переходят на питание циклопами и питаются ими до достижения определённых размеров. Когда за-трата энергии на добывание мелких циклопов начнёт превышать калорий-ность циклопа, рыбки переходят на иные корма, и циклоп опять становится для рыб безразличным внешним.
Говоря о специфичности среды, мы в то же время должны подчерк-нуть, что среда каждого организма в одних отношениях специфична для дан-ного организма, в других отношениях она обща с другими организмами.
Противоречивое единство организмов и среды представляет собой сис-тему приспособительных взаимосвязей организма с его биотическим и абио-тическим окружением. Биотические связи слагаются из взаимоотношений с особями того же вида (внутривидовые отношения) и особями других видов (межвидовые отношения).
Биотические и абиотические связи не существуют изолированно друг от друга, они находятся во взаимной связи. Как биотические связи не суще-ствуют без абиотических связей, так и наоборот.
Внутривидовые отношения являются постоянно ведущими, ибо они определяют как онтогенез, так и филогенез организмов.
Внутривидовая борьба, внутривидовые противоречия приводят к голо-ду и смерти и к выживанию наиболее приспособленных изменённых особей, то есть к уничтожению старого и к возникновению нового вида.
У каждого вида имеются приспособления, направленные на регуляцию численности вида в связи с изменением обеспеченности популяции пищей.
У млекопитающих и птиц при более благоприятных условиях питания увеличивается число детёнышей в помёте или яиц в кладке, у млекопитаю-щих часто (например, у грызунов) увеличивается и число помётов в году.
И у растений тоже имеются соответствующие приспособления, направ-ленные на обеспечение соответствия кормовых ресурсов и численности по-пуляции.
Эти регуляторные приспособления направлены на то, чтобы сделать невозможным то перенаселение, которое привело бы к вымиранию популя-ции от голода и к переживанию нескольких наиболее приспособленных осо-бей.
Формообразование в органическом мире есть приспособительный про-цесс. Всякое изменение организма происходит соответственно изменению среды.
Всякое свойство вида обусловлено как внешними моментами (его сре-дой), так и внутренними моментами, всякий морфологический признак, вся-кое иное видовое свойство имеет приспособительное значение.
Все так называемые рудименты сохраняются лишь постольку, посколь-ку они сохраняют приспособительное значение.
Всякое приспособление есть видовое свойство, оно направлено на со-хранение вида, иногда даже в ущерб отдельным особям.
Пример: Посленерестовая гибель дальневосточных лососей есть при-способление, обеспечивающее выживание их потомства, (средство питания, как трупы, так и черви, здесь образующиеся).
Всякое приспособление конкретно. Каждый вид приспособлен к своей специфической среде, в единстве с которой он реален.
Всякое приспособление относительно:
- оно есть приспособление;
- и неприспособление.
(Хищник питается одним, а не всем).
Чем стабильнее среда, в которой формировался и существует вид, тем более он оказывается узко адаптированным, тем меньше амплитуда его из-менчивости, как морфологической, так и биологической.
Пример: Рыбы северных рек живут в условиях резко изменчивой кор-мовой базы, а в южных реках кормовая база более стабильна, и спектр более узок.
Чем изменчивее условия жизни, тем шире и морфологическая изменчи-вость тех признаков, которые являются приспособлением к этим условиям.
Амплитуда изменчивости признаков является приспособлением к из-менчивости условий жизни.
Чем менее стабилен тот или иной элемент среды, приспособлением к которому является признак, тем больше изменчивость признака и, наоборот, чем стабильнее условия жизни, тем меньше изменчивость популяции.
По амплитуде изменчивости признаков в популяции мы можем судить об условиях жизни последней.
Всякое изменение представляет собой адекватный ответ на воздействие раздражителя. Если раздражитель является новым для популяции, и она к его воздействию не приспособлена, то она реагирует так, как приспособлена к чему-то другому, но близкому по характеру.
Пример: Организм реагирует на кислоту, так же как и на ожог. Если бы на новое не было какого-либо приспособления, то гибель была бы неизбежна.
Индивидуальная изменчивость в одних отношениях – закономерное явление, в других – случайное.
Индивидуальная изменчивость это и групповая приспособительная из-менчивость, обеспечивающая единство организмов и среды в изменчивых условиях среды.
Среда – это природные тела и явления, с которыми организм находится в прямых приспособительных связях, причём каждое природное тело являет-ся средой организма только в определённых отношениях.
Организм находится в общей системе всеобщих взаимосвязей, однако не весь мир есть среда организма, а только те элементы внешнего мира, с ко-торыми организм связан прямыми приспособительными отношениями.
Развитие – и постепенный и прерывистый процесс. По мере развития организм проходит ряд качественно отличных этапов. На каждом этапе орга-низм находится в специфических отношениях со средой.
Пример: Амурский толстолобик до размеров 14-15 мм питается рако-образными, и имеет короткий кишечник, приспособленный для животной пищи. В 15-16 мм он переходит на растительную пищу и кишечник его удли-няется.
Историческое развитие организмов есть приспособительный процесс. Видообразование есть так же, как и индивидуальное развитие, перестройка взаимосвязей организмов и среды. Видообразование есть освоение новой среды, создание новой системы взаимосвязей организмов и среды. Оно обычно является групповым процессом, охватывающим сразу значительную часть фауны и флоры.
Вид представляет собой относительную морфобиологическую ста-бильность. Это означает, что изменения, происходящие внутри вида, не вы-ходят за пределы его видовой специфики.
В течение своей истории особи в популяциях, слагающих вид, могут менять свой темп роста, плодовитость, несколько менять свое строение, при-способительно отвечая на изменение среды, но эти изменения обратимы, они не выходят за пределы видовой специфики.
Видообразование – это процесс, происходящий в относительно корот-кий промежуток времени по сравнению с историей вида.
Пока не известно, сколько поколений нужно для образования нового вида. Это число, видимо не велико, но оно несомненно, непостоянно и меня-ется в соответствии с размерами необходимой перестройки системы связей нового вида и среды по сравнению с системой связей старого вида.
Специфика нового вида определяется как свойствами старого вида, от которого произошел новый вид, так и свойствами той новой среды, которую осваивает новый вид.
Поэтому от разных видов не может возникнуть один и тот же вид и ис-торическое развитие необратимо.
Так как видообразование является обычно групповым процессом, то в процессе видообразования, кроме расхождения в отношении состава пищи близких видов, происходит и взаимное приспособление хищника и жертвы, паразита и хозяина. Хищник приспосабливается обеспечивать своё сущест-вование за счёт своей жертвы, и в то же время хищник не может уничтожить всю популяцию жертвы, так как он сам тогда погибнет. Жертва того или ино-го вида приспосабливается избегать хищника, но при достижении опреде-лённой численности, она частично всё же достаётся ему в пищу и числен-ность жертвы несколько сокращается, а тем самым снижается и интенсив-ность воздействия хищника.