Большая Советская Энциклопедия (БИ)

Биосфера и человечество. Быстрый рост населения земного шара ставит вопрос о границах биологической производительности биосферы Земли. Через 100—200 лет при сохранении современных способов ведения земного хозяйства и тех же темпов роста численности человечества почти половине людей не хватило бы не только пищи и воды, но и кислорода для дыхания. Вот почему в короткий срок, за время жизни 2—3 поколений людей признаётся необходимым, во-первых, организовать строгую охрану природы и ограничивать в разумных пределах многие промыслы и прежде всего истребление лесов; во-вторых, приступить к обширным мероприятиям, направленным на резкое повышение биологической производительности земной биосферы и интенсификацию биологических круговоротов как в природных, так и в культурных биогеоценозах. Нормально функционирующая биосфера Земли не только снабжает человечество пищей и ценнейшим органическим сырьём, но и поддерживает в равновесном состоянии газовый состав атмосферы, растворы природных вод и круговорот воды на Земле. Т. о., количественный и качественный ущерб, наносимый человеком работе биосферы, не только снижает продукцию органического вещества на Земле, но и нарушает химическое равновесие в атмосфере и природных водах. При осознании людьми масштабов опасности и разумном отношении к среде своего обитания — биосфере Земли — будущее выглядит иначе. Научная и промышленная мощь людей уже достаточно велика для того, чтобы не только разрушать биосферу, но и производить мелиоративные, гидротехнические и иные работы любого масштаба. Первичная биологическая продуктивность Земли связана с использованием солнечной энергии, поглощаемой в ходе фотосинтеза, и энергией, получаемой посредством хемосинтеза первичными продуцентами. Если человечество перейдёт к повышению средней плотности зелёного покрова Земли (для чего имеются технические возможности), то этим путём на энергетическом входе в биосферу биологическая производительность Земли может быть резко, в 2—3 раза, повышена. Этого можно достичь, если в процессе мелиорации и увеличения плотности зелёного покрова повысить участие в нём видов зелёных растений с высоким «коэффициентом полезного действия» фотосинтеза. Для интродукции полезных видов в сообщества растений совершенно необходимо знание условий поддержания и нарушения биогеоценотического равновесия, иначе возможны биологические катастрофы: хозяйственно опасные «вспышки» численности одних видов, катастрофическое снижение численности других и т.д. Рационализируя биогеохимическую работу природных и культурных биогеоценозов, поставив на разумную основу охотничьи, зверобойные, рыбные, лесные и другие промыслы, а также введя в культуру из огромного запаса диких видов новые группы микроорганизмов, растений и животных, можно ещё в 2—3 раза повысить биологическую производительность и полезную человеку биологическую продуктивность биосферы. Огромные возможности открывает и селекция окультуренных микроорганизмов и растений. В ближайшем будущем, когда селекционеры смогут использовать достижения быстро развивающихся современных молекулярной генетики и феногенетики, успехи этих исследований будут стимулированы развитием и использованием «экспериментальной» эволюции культурных растений, основанной на отдалённой гибридизации, создании полиплоидных форм, получении искусственных мутаций и т.п. Агротехнике также предстоит переход на новые формы, резко повышающие урожай (одно из реальных направлений — переход от монокультур к поликультурам). Наконец, люди ближайшего будущего должны будут научиться улавливать на выходах из биологических круговоротов не малоценные, мелкомолекулярные продукты конечной минерализации органических остатков, а крупномолекулярное органическое вещество (типа сапропелей). Все эти пути и методы увеличения производительности биосферы лежат в пределах реального для науки и техники предвидимого будущего и наглядно иллюстрируют грандиозные потенциальные возможности развивающегося человеческого общества, с одной стороны, и значение биологических исследований самых разных масштабов и направлений для жизни человечества на Земле — с другой. Все преобразовательные мероприятия, которые человек должен проводить в биосфере, невозможны без знания богатства главных форм и их взаимоотношений, что предполагает необходимость инвентаризации животных, растений и микроорганизмов в разных районах Земли, ещё далеко не завершенной. Во многих крупных группах организмов неизвестен даже качественный состав входящих в группу видов организмов. Развёртывание инвентаризации требует оживления и резкой интенсификации работ по систематике, полевой биологии (ботаника, зоология, микробиология) и биогеографии.

Важное практическое направление биологических исследований в этом плане — изучение среды обитания человека в широком смысле и организация на этой основе рациональных способов ведения народного хозяйства. Это направление исследований связано с охраной природы и ведётся в основном в биогеоценологическом аспекте. К проведению таких исследований, призванных повысить биологическую продуктивность Земли и обеспечить оптимальные условия существования на нашей планете для всё более увеличивающегося численно человечества, привлечено внимание прогрессивных биологов всего мира — зоологов и ботаников, генетиков и экологов, физиологов и биохимиков и др.; их деятельность в этом направлении координируется Международной биологической программой.

Значение биологии для сельского и промыслового хозяйства, медицины Человек как гетеротрофный организм неспособен непосредственно усваивать солнечную энергию, поступающую на Землю. Необходимые для питания белки, жиры, углеводы, витамины человек получает в основном от культурных растений и прирученных животных, используя в одних случаях длинные, в других короткие «цепи» от автотрофов (главным образом зелёных растений) до гетеротрофов (животных). Знание законов генетики и селекции, а также физиологических особенностей культурных видов позволяет совершенствовать агротехнику и зоотехнию, выводить более продуктивные сорта растений и породы животных. Уровень знаний в области биогеографии и экологии определяет возможность и эффективность интродукции и акклиматизации полезных видов, борьбы с вредителями посевов, с паразитами с.-х. животных. Биохимические исследования позволяют полнее использовать получаемые органические вещества растительного и животного происхождения. Разработка новых методов селекции, теории гетерозиса (обеспечивающего повышение продуктивности с.-х. животных и растений), получение организмов с заранее заданными свойствами, совершенствование методов биологической борьбы с вредителями, перевод лесного хозяйства, звероводства, промыслов (охоты, рыболовства и т.д.) на плановые, научно обоснованные рельсы (что связано с решением ряда проблем, например динамики численности, оптимального размера, места и времени промыслового изъятия части популяции и т.д.) — эти и многие другие задачи могут быть решены только при активном сотрудничестве биологов разных специальностей с практиками сельского хозяйства, лесного дела, охотоведами, звероводами и др.

Другой важнейший практический аспект Б. — использование её достижений в медицине. Успехи и открытия Б. определили современный уровень медицинской науки. Дальнейший прогресс медицины также основан на развитии Б. Представления о макро- и микроскопическом строении человеческого тела, о функциях его органов и клеток опираются главным образом на биологические исследования. Гистологию и физиологию человека, которые служат фундаментом медицинских дисциплин — патанатомии, патофизиологии и др., изучают как медики, так и биологи. Учение о причинах и распространении инфекционных болезней и принципах борьбы с ними основано на микробиологических и вирусологических исследованиях. Уже выделено, вероятно, большинство болезнетворных бактерий, изучены пути их переноса и попадания в человеческий организм, разработаны методы борьбы с ними путём асептики, антисептики и химиотерапии. Выделены и исследованы многие патогенные вирусы, изучаются механизмы их размножения, разрабатываются средства борьбы со многими из них.

Представления о механизмах иммунитета, лежащего в основе сопротивляемости организма инфекциям, также опираются на биологические исследования. Изучена химическая структура антител, исследуются механизмы их синтеза. Особое значение для медицины приобретает исследование тканевой несовместимости — главного препятствия для пересадки органов и тканей. Для подавления иммунной системы организма пользуются рентгеновским облучением и химическими препаратами. Преодоление тканевой несовместимости, не связанное с такими опасными для жизни воздействиями, станет возможным с раскрытием механизмов иммунитета, что осуществимо лишь при широком биологическом подходе к проблеме. Подлинная революция в лечении инфекционных заболеваний, служивших в прошлом основной причиной смертности, связана с открытием антибиотиков. Использование в медицине веществ, выделяемых микроорганизмами для борьбы друг с другом, — крупнейшая заслуга Б. 20 в. Массовое производство дешёвых антибиотиков стало возможным лишь после выведения высокопродуктивных штаммов продуцентов антибиотиков, достигнутого методами современной генетики. С увеличением средней продолжительности жизни людей, обусловленным в значительной мере успехами медицины, возрос удельный вес заболеваний старшего возраста — сердечно-сосудистых, злокачественных новообразований, а также наследственно обусловленных болезней. Это поставило перед современной медициной новые проблемы, в решении которых важная роль принадлежит Б. Так, многие болезни сосудов объясняются ещё не вполне изученными биохимией и физиологией нарушениями жирового и холестеринового обмена. Над проблемой рака единым фронтом работают цитологи, эмбриологи, генетики, биохимики, иммунологи, вирусологи. Уже есть ряд успехов в этой области (хирургия, радио- и химиотерапия). Однако радикальное решение проблем злокачественного роста, а также регенерации тканей и органов тесно связано с изучением общих закономерностей клеточной дифференцировки.

Результаты исследований биологов используют не только в области сельского хозяйства и медицины, но и в других прежде далёких от Б. областях человеческой практики. Яркий тому пример — широкое использование микробиологии в промышленности: получение новых высокоэффективных лекарственных соединений, разработка рудных месторождений с помощью микроорганизмов.

Генетика человека, в том числе медицинская генетика, изучающая наследственно обусловленные заболевания, становится сейчас важным объектом медико-биологических исследований. Уже поддаются точному диагнозу болезни, связанные с нарушением числа хромосом. Генетический анализ позволяет обнаруживать у человека вредные мутации. Борьба с ними ведётся путём лечения и медико-генетических консультаций и рекомендаций. Разумные пути избавления человечества от вредных мутаций активно обсуждаются в биологической литературе. Всё большее внимание привлекает проблема психического здоровья человечества, решение которой невозможно без глубокого естественно-исторического, биологического анализа возникновения у животных высших форм нервной деятельности, ведущих к психике. Выделение среди биологических дисциплин этологии — науки о поведении — существенно приближает решение этой сложнейшей и важнейшей проблемы, имеющей не только теоретическое, но и философское и методологическое значение.

Связь Б. с сельским хозяйством и медициной обусловливает не только их развитие, но и развитие Б. Перспективные в практическом отношении области Б. наиболее щедро финансируются обществом. В будущем союз Б. с медициной и сельским хозяйством, для которых Б. служит научной основой, будет укрепляться и развиваться.

Заключение

Прогресс биологического знания в 20 в., возросшая относительно и абсолютно роль Б. среди других наук и для существования человечества в целом определяют и иной облик Б. сравнительно с тем, какой она была даже 30—40 лет назад. Накоплению знаний и в новых, и в классических областях Б. способствуют разработка и применение новых методов и приборов. Так, большой шаг вперёд обусловлен появлением электронной микроскопии, позволившей обнаружить новые ультраструктуры на разных уровнях организации живого. Получили распространение новые методы прижизненных исследований (культуры клеток, тканей и органов, маркировка эмбрионов, применение радиоактивных изотопов и др.), использование физических и химических приборов, работающих на повышенных скоростях и частично или полностью автоматизированных (ультрацентрифуги и ультрамикротомы, микроманипуляторы, электрокардиографы, электроэнцефалографы, полиграфы, спектрофотометры, масс-спектрографы и мн. др.). Растет число биологических институтов, биостанций, заповедников и национальных парков (играющих важную роль и в качестве «природных лабораторий»); создаются лаборатории, в которых можно изучать действия любых комбинаций климатических и физико-химических факторов (биотроны, фитотроны), биологические учреждения оснащаются электронно-вычислительными машинами; создаются отрасли промышленности, связанные с биологическим приборостроением; во всё большем числе специальных биологических институтов и на биологических факультетах университетов готовятся кадры высококвалифицированных биологов разных профилей. По уровню биологических исследований можно судить ныне о материально-техническом развитии общества, т.к. Б. становится реальной производительной силой. Это залог расцвета Б. в будущем, что, несомненно, ознаменуется открытием новых фундаментальных закономерностей живой природы. Само существование человечества в биосфере Земли оказывается тесно связанным с успехами в решении многих биологических проблем. Б. становится научной, рациональной основой отношений между человеком и природой.

Б. Л. Астауров.

А. Е. Гайсинович, А. А. Нейфаж, Н. В. Тимофеев-Ресовский, А. В. Яблоков.

Лит.:История — Лункевич В. В., От Гераклита до Дарвина. Очерки по истории биологии, 2 изд., т. 1— 2, М., 1960; История эволюционных учений в биологии, под ред. В. И. Полянского, Ю. И. Полянского, М.—Л., 1966; Развитие биологии в СССР, М., 1967; Азимов А., Краткая история биологии, пер. с англ., М., 1967; Nordenski"old Е., The history of biology N.Y., 1942; Singer Ch., A history of biology to about the year 1900, 3 ed. L— N. Y., 1959.

Общие работы — Бауэр Э. С., Теоретическая биология, М.—Л., 1935; Фролов И. Т., Очерки методологии биологического исследования. (Система методов биологии), М., 1965; Бреслер С. Е., Введение в молекулярную биологию, 2 изд., М.—Л., 1966; Общая биология, под ред. Д. К. Беляева и Ю. Я. Керкиса, М., 1966; Общая биология, под ред. Ю. И. Полянского, М., 1966; Введение в молекулярную биологию, пер. с англ., М., 1967; Вернадский В. И., Биосфера, М., 1967; Винчестер А. М., Основы современной биологии, пер, с англ., М., 1967; Современные проблемы эволюционной теории, под ред. В. И. Полянского и Ю. И. Полянского, Л., 1967; Теоретическая и математическая биология, пер. с англ., М., 1968; Опарин А. И., Жизнь, ее природа, происхождение и развитие, М., 1968; Вилли К., Биология, пер. с англ., 5 изд., М., 1968; Шмальгаузен И. И., Факторы эволюции, 2 изд., М., 1968; его же, Кибернетические вопросы биологии, Новосибирск, 1968; его же, Проблемы дарвинизма, Л., 1969; Бернал Д ж. Д., Возникновение жизни, пер. с англ., М., 1969; Bertalanffy L. von, Theoretische Biologie, Bd 1—2, В., 1932— 42; Handbuch der Biologie, hrsg. von L. von Bertalanffy, Potsdam, 1942—50; Biologie g'en'erale. P., 1966; Bogen H.-J., Knaurs Buch der modernen Biologie, M"unch.—Z., 1967; Gardiner М. S., Flemister S. C., The principles of general biology, 2 ed., L., 1967; Progress in the theoretical biology, v. 1, N. Y.—L., 1967; Ramsay J. A., The experimental basis of modern biology, Camb., 1965; Weisz P. B., The science of biology, 3 ed., N. Y., 1967; Huxley J. S., Evolution. The modern synthesis, 2 ed., L., 1963; Die Evolution der Organismen, Bd 1—3 Stuttg., 1967.

Словари — The encyclopedia of the biological sciences, N. Y., 1961; Henderson J. F., Henderson W. D., A dictionary of biological terms, 8 ed., Edinb.—L., 1963; Gray P., The dictionary of biological sciences, N. Y., 1967; Brockhaus ABC Biologie Lpz., 1967.

Справочники — Altman Ph. L., Dittmar D. S., Biology data book. Wash. 1964.

Библиография — Левин В. Л., Справочное пособие по библиографии для биологов, М.—Л., 1960; Bourliere F., El'ements d'un guide bibliographique du naturaliste, Macon — P., 1940—41; Bottle R. Т., Wyatt Н. V. [eds.], The use of biological literature, Hamden, 1967; «Реферативный журнал Биология» (М., 1954—); «Berichte "uber die wissenschaftliche Biologie» (B., 1926—); «Biological abstracts» (Phil., 1926—); «Bibliographia biotheoretica» (Leiden, 1936—); «Bulletin signal'ethique. 2. Sciences biologiques» (P., 1940—); «International Abstracts of Biological Sciences» (L.. 1954—); «Bioresearch Titles» (Phil., 1965—).

Д. В. Лебедев.

Биология развития

Биоло'гия разви'тия, онтогенетика, раздел биологии, всесторонне изучающий процессы и движущие силы индивидуального, или онтогенетического, развития организма. Б. р. — преемник таких ранее возникших отраслей исследования онтогенеза, как механика развития, или экспериментальная эмбриология, динамика развития, отличавшихся более узким подходом к проблеме и обособленностью от других биологических дисциплин. Как самостоятельная область исследования Б. р. сформировалась к середине 20 в. на стыке биохимии, цитологии, генетики, эмбриологии и экспериментальной морфологии. Одним из условий и важных предпосылок, способствовавших синтезу этих ранее обособленных ветвей общей биологии в области проблем индивидуального развития, явилось возникновение и развитие молекулярной биологии. Б. р. занимается комплексным исследованием на всех уровнях организации (молекулярном, клеточном, тканевом и организменном) таких сторон процесса развития, как биосинтез, клеточная, эмбриональная и тканевая дифференцировки, органогенез и рост, реализация генетической информации в ходе онтогенеза, регуляторные механизмы развития, регенерация и др. Б. р. получает всё более широкое развитие как в СССР, так и за рубежом, где в этой области (называемой там developmental biology) работают многие научно-исследовательские институты, издаются журналы, монографии. В СССР центром научных исследований в этой области является институт биологии развития АН СССР, а основным печатным органом — журнал «Онтогенез» (с 1970).