Презентация на тему: Возможные биологические основы «Глобального кризиса»

Возможные биологические основы «Глобального кризиса»В.Л. ВоейковБиологический факультет МГУ

Судный день: пятница, 13 ноября, 2026. К этой дате численность человечества станет бесконечной, если темпы его роста будут такими же, как за последние 2 тысячелетия

N = C / (2025-T) миллиардов, где T – текущее время, C – константа (186 чел.*лет)

«Наши правнуки погибнут не от голода, а от давки»(шутка von Foester )

Как может идти прирост биомассыЛинейный рост: М=ktЭкспоненциальный закон: М=ketСтепенной закон: M=ktnГиперболический закон: M=k/(tmax – t)

Модель конкурентной борьбы многих игроков с (почти) нулевой суммой недействительна для системы с взаимосвязями, которые позволяют («игрокам») образовывать коалиции, в которых элементы становятся столь сильно взаимосвязаны, что популяция в целом может рассматриваться, как индивидуум, играющий с единственным противником – природой.

Нынешний гиперболический закон увеличения народонаселения всего земного шара (который действует по крайней мере несколько сот лет) обусловлен не столько биологическими, сколько социальными факторами. И.С. Шкловский, 1980. В силу особенностей развития человека и человечества, его особого пути, не следует переносить примеры из остального животного мира и биоценозов на случай человека, развитие которого подчинено совершенно другим физическим, биологическим и социальным закономерностям. С.П. Капица, 1999…мы подходим к принципиальному различию между животными и человеком … Животные могут использовать лишь те схемы коллективного поведения, которые заложены в них генетически, на уровне инстинктов, тогда как люди способны вырабатывать новые способы совместных действий по мере роста своей численности.  А.В. Подлазов, 2000Но есть ли в биологии примеры роста по гиперболическому закону?

А. В. Марков, А. В. Коротаев, Динамика разнообразия фанерозойских морских животных соответствует модели гиперболического роста Журнал Общей Биологии. 2007. №1. С. 1-12. Nt = 186953/(38 — t)

Рост популяции лейкоцитов в крови онкологических больных после пересадки им аутологичного трансплантанта гематопоэтических стволовых клеток идет по гиперболическому закону

Гиперболические законы скоростей роста компонентов и фаговых частиц Qβ при заражении фагом E. coliОрдината – скорость синтеза белков фага (красная линия), голубые линии – РНК фага, зеленая линия – полноценные фаговые частицы.

Чем человек отличается от животных?Если человек не выделился бы из всего природного животного мира, то его численность была бы порядка 100 тыс.

Физиологическое отличие людей от всех других животных

Физиологическое отличие человека от животных: Константа Рубнера (в 5-10 раз больше), Биоэнергетика мозга: Отношение скорости потребления кислорода мозгом человека к скорости потребления кислорода телом в 2,3 раза больше, чем у приматов

Организм человека генерирует больше свободной энергии, чем ему необходимо для выживания как представителю биологического вида HomoЭтот избыток энергии может использоваться для реализации активности, направленной на изобретение «жизне-сберегающих технологий».Основная жизне-сберегающая технология овладение огнем – появление возможности преобразовывать потенциальную энергию природных ресурсов в свободную энергию.Появление человека в ходе эволюции – фазовый переход от биологической эволюции – биоэнергетического прогресса, развивавшегося по гиперболическому закону, к АНТРОПО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОМУ ПРОГРЕССУ, который можно оценить по увеличению количества и качества энергии, преобразуемой людьми в СВОБОДНУЮ энергию

«Сulture evolves as the amount of energy harnessed per captia per year is increased, or as the efficiency of the instrumental means of putting the energy to work is increased" Leslie White (1900-1975) «Культура развивается, когда растет количество энергии, используемой на душу населения в год, или же когда растет эффективность инструментальных способов превращения энергии в работу" Leslie White (1900-1975)

Рост населения мира и потребление энергии, 1850-1990 гг.(John P. Holdren, "Population and the Energy Problem," Population and Environment, Vol.12, No.3, 1991,. pp.231-255. )E~N2 С 1850 г. относительный рост потребления энергии был в два раза выше, чем относительный рост населения мира С 1850 до 1990 г., мировое производство энергии выросло в 17 раз, а население -- в 4,3 раза.

Зависимость роста свободной энергии, располагаемой человечеством, от числа людейРост энергетического потенциала человека E~N х еN – число людейе -- энергообеспеченность на душу населения

Мировой демографический переход (1960-2000 г.) 1 – абсолютный прирост населения, осредненный за декаду, млн. 2 – относительный прирост % в год. По С.П.Капице

Что же нас ждет: ГАРМОНИЯ или ХАОС?

Линейный рост: М=ktЭкспоненциальный закон: М=ketСтепенной (Аллометрический) закон: M=ktnГиперболический закон: M=k/(tmax – t)

Для характеристики эволюционного прогресса Э.Бауэр ввел энергетический показатель – константу Рубнераk=t*q(O2)t – продолжительность жизни (дни), q(O2) – интенсивность потребления кислорода (кал/кг массы/день)

Изменение сопоставимого стандартного обмена впроцессе биологической эволюции в разных группах животных: 1 - Coelenterata; 2 - Crustacea; 3 - Mollusca; 4 - Teleostei; 5 - Amphibia; 6 - Insecta; 7 - Reptilia; 8 - Mammalia; 9 - Aves; 10 – Passeriformes А.И. Зотин, А.А. Зотин.Направление, скорость и механизмы прогрессивной эволюции,М. «Наука», 1999Энергетический прогресс в эволюции идет по аллометрическому закону ростаy = 16203x-1.5R2 = 0.94

Рост массы эмбриона соответствует степенной функцииW=atb (И.И. Шмальгаузен,1927)Taeniopygia guttata (зяблик), b=1.98, Gallus domesticus (домашняя курица) b=3.25, Anas strepera (gadwall), b=4.47.Robert E. Ricklefs. Embryo development and ageing in birds and mammals.Proc. R. Soc. B (2006) 273, 2077–2082

При росте эмбриона (живой системы) по степенному закону W=atbвсе его части растут пропорционально логарифмам размеров друг друга и логарифму массы всей системы (гармонично) – аллометрический закон роста (J. Huxley, 1927, И. Шмальгаузен, 1927)

Росту эмбрионов животных и человека по степенному закону W=atbпредшествует «лаг-фаза» (у человека – самая длительная).Во время лаг-фазы идет дробление яйцеклетки без заметного увеличения массы, а затем – стремительный набор массы с выходом на степенной закон роста.

Был ли гиперболический рост человечества лишь первой фазой человеческой истории? Можно ли ожидать перехода на новую стадию роста, подчиняющуюся степенному закону???

Что же нас ждет: ГАРМОНИЯ – смена гиперболического закона роста на степенной закон роста и развития?илиХАОС – деградация человечества?