Вопрос № 14

Биотическая регуляция, это теория или гипотеза?
"Прочитав — сколько было в Интернете, 3 главы — книгу "Физические и биологические основы устойчивости жизни", я пришел к выводу, что биотическая регуляция является научной гипотезой, подобно предсказанию существования, например, нейтрино. (Лишь непосредственное открытие нейтрино превратило гипотезу в теорию, если я правильно понимаю соотношение гипотезы и теории.) Вопросы:
1) Можно ли остальные главы книги поместить в Интернет, если в них описаны факты непосредственного открытия биотической регуляции, рассчитанной по этой же книге?
2) Если нельзя, то можно ли вычитать расчет и подтверждающее его открытие в каком-нибудь другом месте?
3а) Если в не помещенных в Интернет главах книги есть расчет, но нет подтверждающего открытия, то можно ли ожидать такое открытие в будущем? или
3б) открытие в принципе не наблюдаемо; например, только прекращение биотической регуляции и превращение планеты в безжизненную было бы актом открытия (а он невозможен, потому что предварительно человечеству нужно б было — чтоб наблюдать — переселиться на другую планету)?"
Ответ опубликован 2 марта 2007.
Автор вопроса: Воложин.
Вопрос задан 22 февраля 2007.

Существование нейтрино было предсказано Паули в двадцатых годах прошлого столетия исходя из требований выполнения закона сохранения энергии. Экспериментально нейтрино было обнаружено Райнесом и Коуэном более двадцати лет спустя. Но существование нейтрино не было гипотезой до опытов Райнеса и Коуэна. С помощью нейтрино была построена вся теория слабых взаимодействий, блестяще подтвержденная в огромном количестве экспериментов и предсказавшая результаты многих экспериментов, выполненных до экспериментов Райнеса и Коуэна. Никто из специалистов не сомневался в существовании нейтрино, ему не было альтернативы.

Теория представляет собой формулировку реально существующих законов природы. Теория не должна противоречить никаким экспериментальным данным. В рамках своей применимости найденная теория всегда однозначна, она объясняет все эмпирические данные и предсказывает результаты дальнейших экспериментов. Формулировка теории может быть как математической, так и словесной (например, законы сохранения энергии и вещества).

Концепция биотической регуляции, базируясь на фундаментальных законах природы, объясняет эмпирические данные в разных областях науки и позволяет делать дальнейшие предсказания. Основное утверждение, на котором основывается биотическая регуляция, состоит в следующем. Окружающая среда, пригодная для существования жизни, физически неустойчива. Случайное совпадение огромного количества независимых характеристик, делающих окружающую среду пригодной для жизни, невероятно. Поэтому поддержание приемлемой для жизни окружающей среды, достоверно существующей два миллиарда лет, осуществляется самой жизнью. Для этого самой жизни необходимо поддерживать устойчивую организацию, противодействуя спонтанному распаду своего высокоупорядоченного состояния.

Концепция биотической регуляции ведет свое начало от учебного пособия "Экология человека" (1984), где впервые был сформулирован ее принцип. В книге 1995 года дано наиболее полное на тот момент ее изложение и введен термин "биотическая регуляция". За прошедшие с тех пор двенадцать лет на основе биотической регуляции было получено множество новых результатов в самых различных областях науки, от генетики и экологии до климатологии. Эти результаты могут рассматриваться как подтвержденные предсказания концепции биотической регуляции.

В книге 1995 года подробно рассматривается устойчивость геохимических круговоротов. Согласно имеющимся данным, газовый состав атмосферы, в частности, концентрация CO2, оставался относительно постоянным в течение длительного времени, несмотря на присутствие геофизических и биологических потоков, способных увеличить или уменьшить эту концентрацию на порядки величины за время, много меньшее задокументированного времени ее постоянства. Поэтому устойчивое поддержание приемлемых для жизни концентраций основных биогенов, включая углерод (органический и неорганический), может быть объяснено только существованием биотической регуляции.

В рамках концепции биотической регуляции была доказана физическая неустойчивость земного климата с жидкой гидросферой, которая в отсутствие биотического контроля необратимо испарилась бы или замерзла за времена, на много порядков величин меньшие известного времени существования океана и приемлемой для жизни среднеглобальной температуры. Это независимое доказательство биотической регуляции, описанное в книге 1995 года, было в деталях разработано в последующих работах.

Было также показано, что биотическая регуляция не может быть случайным свойством жизни. Напротив, вся организация жизни такова, чтобы сделать биотическую регуляцию возможной. Биота и приемлемая для нее окружающая среда, регулируемая биотой, — две стороны одного явления, называемого жизнью.

Для поддержания устойчивой окружающей среды необходима программа, которая также должна быть устойчивой и содержать информацию о характеристиках этой окружающей среды. Эта программа в биоте имеет генетическую природу, т.е. реализована в нуклеотидных последовательностях геномов биологических видов. Поэтому, согласно концепции биотической регуляции, жизнь должна быть организована таким образом, чтобы сохранять максимальную устойчивость своей генетической программы. На основе этого предсказания были получены новые результаты в области генетики, включая объяснение правила Холдейна для гибридов, объяснение наблюдаемых величин генетической изменчивости различных видов, количественные оценки скорости эволюционного процесса и проч.

В 2006 году были получены результаты, доказывающие определяющую роль лесов в поддержании оптимального режима осадков и увлажненности почвы на суше. На основании фундаментальных физических законов было показано, что за счет высокой испаряющей поверхности листьев, намного превышающей испаряющую поверхность океана той же площади, лесной покров континентов обеспечивает закачку атмосферной влаги с океана на сушу, компенсируя непрерывные потери влаги в гравитационный речной сток. Лесной насос атмосферной влаги — явление регионального масштаба, поэтому для того, чтобы убедиться в его существовании, не нужно переселяться на другую планету. Достаточно посетить обезлесенный регион типа Австралии или Северо-Западной Африки, где осадки экспоненциально падают с удаленностью от океана, и сравнить его с пока еще покрытыми лесами регионами типа Сибири или Амазонки, где осадки не убывают на протяжении тысяч километров вглубь суши. Водный режим суши полностью определяется лесом. Уничтожение лесов приводит к опустыниванию суши.

Специфика концепции биотической регуляции состоит в том, что она сама ставит вопросы и сама отвечает на них. Нет альтернативных объяснений устойчивости жизни и окружающей среды. Однако и сама необходимость иметь такие объясненения для того, чтобы понять, что происходит с человечеством, и что его ждет, до сих пор явно не осознана мировым научным сообществом. Это связано с большой инерционностью идеологической базы естественной науки, которая закладывалась несколько веков назад в отсутствие каких-либо проблем с устойчивостью окружающей среды. До сих пор проблема поддержания устойчивости окружающей среды продолжает решаться на примитивном концептуальном уровне "не сорить!". Научный вопрос о том, что определяет устойчивость окружающей среды, не ставится. Молчаливо предполагается, что в отсутствие прямых антропогенных загрязнений устойчивость окружающей среды — что-то само собой разумеющееся, подобное устойчивости гравитационного поля Земли

Независимо от словесного определения статуса концепции биотической регуляции, в отношении которого каждый человек, ознакомившийся с концепцией, может принять решение сам, очевидно, что дальнейшее игнорирование роли естественной биоты в глобальных процессах логически неприемлемо для людей, считающих себя заинтересованными в сохранении цивилизации и жизни.

Ключевые публикации по биотической регуляции по темам представлены здесь. Главы книги 1995 года, которых пока нет на сайте, появятся в марте-апреле 2007 года здесь. Обзорная статья по биотической регуляции, содержащая большинство результатов, кроме генетики и биотического насоса, была опубликована на английском языке, часть разделов переведена на русский, см. здесь. О биотическом насосе см. здесь.