В. Д. Федоров изменения в природных биологических системах / под ред. и с коммент. проф. В. Н. Максимова. М.: изд-во РАГС, 2004. - 368 с

Под ред. и с коммент. проф. В.Н. Максимова.

М.: Изд-во «РАГС», 2004. 368 с.

К своему 70-летию заведующий кафедрой гидробиологии МГУ, профессор Вадим Дмитриевич Федоров сделал себе, а также всем гидробиологам и экологам подарок – собрал под одной обложкой свои «сольные» научные работы (почти за 50-летний период) и придал им монографический характер. Редактором и комментатором некоторых из этих работ выступил eго коллега, сейчас заведующий кафедрой общей экологии МГУ, профессор В.Н. Максимов. Сразу замечу, что эти не большие по объему комментарии представляют самостоятельный интерес и демонстрируют те изменения, «которые произошли за последние 20 лет в наших взглядах на механизмы функционирования экосистем и связь их состояния с внешними воздействиями» (с. 7). Также нельзя удержаться и нe процитировать первый абзац «Предисловия редактора»:

«Обычно сборник статей известного (тем более выдающегося) ученого под названием «Избранные работы», «Избранные сочинения» и т.п. – издают благодарные ученики после кончины (конечно, «безвременной») их автора. Тем самым автор не только лишается удовольствия еще раз увидеть свои творения напечатанными, но и теряет возможность убедиться в искренности своих ближайших сотрудников, демонстрирующих при eго жизни свою преданность и уважение. Тем, кто знаком с В.Д. Федоровым, хорошо известно, что он редко упускает какие-либо возможности и еще реже отказывает себе в разнообразных удовольствиях. Издание данного сборника – наглядное тому свидетельство. Впрочем, «пусть устыдится тот, кто дурно об этом подумает»: сидя на собственном чествовании, разве не задумывается любой юбиляр над тем, что приветствия, даже самые задушевные, представляют собой, быть может, «заготовки» надгробных речей…»

Все работы В.Д. Федорова расположены в хронологическом порядке и, в известной степени, демонстрируют «сукцессию» его научных интересов. Первые семь работ (публикации из журналов «Доклады АН СССР», «Микробиология», «Бюллетень МОИП» и сборников, изданных в МГУ) представляют Федорова-микробиолога и биохимика, который одним из первых обнаружил полифосфаты у представителей трех различных семейств фотосинтезирующих бактерий. В этой серии статей, как мне представляется, наибольший теоретический интерес сохранила работа «Биохимическая эволюция с позиций микробиолога» (1966 г.). Автор рассматривает биохимическое развитие с точки зрения «принципа конвергенции», который определяет условия и направление совершенствования биохимических механизмов жизни. При этом подразумевается, что в первичных организмах появляются как системы, вовлекаемые в биосинтез, так и системы, вовлеченные в энергетический распад субстрата, что и определяет общий тренд биохимического развития (фото- и хемоавтотрофы).

Второй «блок работ» (из журналов «Доклады АН СССР», «Вестник МГУ», «Ботанический журнал», «Биологические науки», «Гидробиологический журнал») можно определить как исследования по структуре и функциям фитопланктонных сообществ. И здесь следует отметить статьи, в которых автор с использованием традиционных и оригинальных (эмпирических и строго аналитических) количественных методов исследовал связь между видовым составом фитопланктона и его продуктивностью, одним из первых из отечественных экологов (еще в 1970 г.) успешно использовал представления об экологических нишах и выравненности распределений в моделях Р. Мак-Артура, провел сравнение ряда индексов биологического разнообразия фитопланктона и оценил влияние на них различных экологических факторов (в первую очередь, условий минерального питания). Здесь отмечу работу «Об экологических нишах, локусах биотопа и эволюционном разнообразии видов» (1972 г.), в которой рассмотрены особенности экологических ниш микроорганизмов при различных соотношениях скорости изменения среды обитания и скорости изменения структуры экологических ниш (измеряемое разнообразием видов). С сожалением могу констатировать, что эта работа в свое время «прошла мимо» моего внимания и при создании вероятностной модели наступления катаклизмов и достижения различных типов климакса по Р. Уиттекеру мы с моим соавтором П.М. Брусиловским, в какой-то степени, «изобрели велосипед» (правда, вероятностный), когда описали соотношение скорости изменения условий среды и скорости генерации доминантов [1-4]. Естественно, предлагаемый В.Д. Федоровым механизм обеспечения равновесия организма с окружающей средой дедуктивно-аналитичен и, как отмечает сам автор (с. 143), «возможно, интерпретация затронутых в данной работе вопросов может показаться мало убедительной и чересчур субъективной. Тогда совпадение предсказываемого эволюционного разнообразия видов с наблюдаемым в действительности можно объяснить случайностью. Однако более приятно думать, что оно оказывается следствием различной соразмерности в изменении живой и неживой компонент при развитии биосферы Земли».

Еще две статьи, о которых хочется сказать особо, – это «Проблема сложного в биологии и особенности ее решения» (Вест. МГУ. Сер. биол. 1972 г.) и «Устойчивость экологических систем и ее измерение» (Изв. АН СССР, сер. биол., 1974 г.). Эти работы мне интересны еще и потому, что я хорошо с ними знаком и сам неоднократно высказывался как по первой теме [4-6], так и по второй [7-8].

Сегодня ни у кого уже не вызывает сомнений тот факт, что экологические системы относятся к объектам сложной природы. Именно этим и объясняются различия в методологиях изучения физических и биологических систем: физика направлена на изучение (пусть даже очень сложными методами) простых явлений , в то время как биология пытается сравнительно простыми методами исследовать сложнейшие объекты материального мира. При этом в отличие от «приоритета» аддитивных энергетических взаимодействий в физике, в биологии на первый план выступают структурно-функциональные особенности организации биосистем, что и привело к неудаче «неадаптированного» физического подхода при построении «всего здания» теоретической биологии – «...физиков в биологии интересует то, что менее всего интересует в ней биологов» [9, с. 100]. Таким образом, для теоретической физики системность объектов – это нечто случайное, без чего она может благополучно обойтись, в то время как для теоретической биологии, по-видимому, это единственный путь становления и развития: «Сложность – есть главная особенность живых систем» (Федоров, с. 144).

Представления системного подхода во многом заимствованы из кибернетики, теории систем и некоторых разделов термодинамики. Экологический мир при этом видится состоящим из отдельных – дискретных и целостных – экосистем, которые, в свою очередь, образованы несколькими структурнофункциональными блоками. Так же как и при содержательном (физическом) подходе, экосистемы сами по себе стабильны или стационарны. В этом состоянии для них характерны некоторые постоянные соотношения между блоками, выражаемые, например, в виде пирамид энергии или биомассы. Здесь (с. 151) В.Д. Федоров строго аналитически предлагает вместо традиционного для гидробиологии Р/В-коэффициента характеризовать продуктивность В*Р*-коэффициентом, где Р* - одномоментно измеряемая продукция. Думается, что сравнительный анализ этих показателей, оценка их преимуществ и недо- статков – еще впереди.

Устойчивость (вместе со сложностью и целостностью) представляет собой одну из важнейших характеристик любой сложной системы. В.Д. Федоров совершенно справедливо пытается провести идею «связи допустимой меры отклонений заданных свойств системы с мерой гомеостаза» (с. 175) и подходит «к более целостному толкованию устойчивости (хотя и менее конструктивному) как поддержанию во времени инвариантных свойств благодаря комбинированному, упорядоченному кооперированию непрерывно изменяющихся отдельных переменных системы» (с. 178). А вот при оценке этих мер представляется более целесообразным и конструктивным использовать различные представления об «устойчивости» [7]: надежность, устойчивость по Ляпунову (сохранение видового состава), устойчивость по Лагранжу (стабильность), устойчивость по Хол-лингу (упругость), устойчивость по Флейш-ману (живучесть), иерархическая устойчивость по Свирежеву и пр.

Следующая группа статей (порядка десяти, 1974-1983 гг.) посвящена теоретическим и практическим аспектам мониторинговых исследований. И здесь необходимо подчеркнуть, что В.Д. Федоров стал практически одним из пионеров развития такого рода представлений (сам термин «мониторинг», кажется, появился лишь в 1971 г. в рекомендациях специальной комиссии SCOPE при UNESCO [10]; у нас в стране стали активно «эксплуатировать» этот термин И.П. Герасимов [11] и, особенно, Ю.А. Израэль [12 и др.]). Актуальность и приоритет этих работ подчеркивает в своем комментарии и В.Н. Максимов (с. 199), отмечая, что «еще в 1973 г. американцы (Эдвард Голдберг и Говрд Одум. – Г.Р.), приехавшие в Москву для налаживания научных контактов, …высказывались весьма скептически о самой идее биологического мониторинга». Особую ценность этим работам придает и тот факт, что они посвящены биологическому мониторингу, в то время как большая часть исследований была, да и сегодня остается, направленной на абиотический мониторинг. И здесь с особой остротой вновь встает вопрос о соотношении «нормы» и «патологии» по отношению к биологическим объектам (подробнее см. [13]). Кто может решиться и дать, хотя бы несложное, определение «нормального состояния экосистемы» или «диапазона естественных изменений»? Кажется, именно поэтому к настоящему времени известны лишь некоторые попытки обоснования «экологических ПДК» [14] или «экологически допустимых уровней воздействия на экосистемы» [15].

Завершает монографию статья из журнала «Биологические науки» за 1987 г. – «Актуальное и неактуальное в гидробиологии». В.Д. Федоров совершенно справедливо считает, что «иногда кажется, что актуальность в науке можно свести к задачам практики. Но это вовсе не так. Практические задачи могут выступать побудительной причиной стратегии научной активности отдельных коллективов (особенно в кризисных ситуациях), но первопричиной актуальности научного поиска они быть не могут» (с. 340). Прошло всего (!) 20 лет, а актуальность этого высказывания в свете «стратегии инновационности» современной фундаментальной науки в нашей стране возросла многократно. «Только на достаточно высоком уровне познания наука способна стать производительной силой общества, открывая возможность перехода от знания фундаментальных основ к решению проблем, диктуемых задачами практики» (с. 340341). Эти бы слова, да в уста руководителей «от науки»!..

Правда, из списка «потерявших славу» гидробиологических направлений (с. 344), можно вернуть на «передовые рубежи» теоретические аспекты динамических взаимодействий потоков вещества, энергии и информации, обеспечивающих стабильность функционирования водных экосистем как целостных образований [16] (продукционный подход на новом витке «диалектического штопора») и, хочется верить, моделирование процессов «цветения» водоемов [17], где еще не сказано «последнее слово»… Что касается актуальных, по Федорову направлений (использование представлений о консорциях с целью «схлопывания» пространства ви- дов-признаков сообщества и «более мягкого» соотнесения совместно обитающих организмов или представлений о метаболических возможностях осмотрофных организмов, позволяющих редуцировать сезонный продукционный процесс), то здесь следует констатировать их, в известной степени, «устаревание». Сегодня появился ряд очень интересных и новых подходов, которые, как представляется, могут открыть перед гидробиологией новые перспективы (назову лишь модели пространственно-временных масштабов в экологических иерархиях различной природы [18] или применении мультифрактально-го анализа при описании видовой структуры гидробиоценозов [19]).

«В биологической науке можно выделить две главные категории гипотез и теоретических построений. В первой – фактические данные объясняются на основе известных физических и химических законов (активность ферментов – законами катализа, метаболические реакции – законами термодинамики необратимых процессов и химической кинетики и т.д.). Во второй – интерпретация данных является биологической и поэтому опирается на принципы адаптации, развития и эволюции» [20, с. 48]. Пожалуй, это и является тем методологическим «стержнем», который «скрепляет» структуру этой работы в единую монографию.

Завершить рецензию на эту очень интересную подборку статей крупного отечественного не только гидробиолога и эколога, но поэта, писателя (а В.Д. Федоров – член Союзов писателей и СССР, и России, автор гимна Московского университета) и просто неординарного человека я хочу несколькими четверостишиями цикла «О себе» из его последнего поэтического сборника [21]: от «самоуничижения» к «самовозвеличиванию» с «акцентом» на последнем, «усредненным» поэтическим образом.

*

Я люблю бесконечный ряд

Убывающих величин –

Впереди генералы стоят,

А в конце – рядовой Вадим.

*

Не знаю, долго ли еще я проживу, Не знаю. Буду ли Судьбой доволен: Пока во мне живут – поэт, ученый, воин – Я не склоню ни перед кем главу.

*

Одни кричали: «Личность!»

Другие, что «Лопух».

Но мне известно лично, Что я тяну на двух.