Проектный Колледж: Альтернативная биология - Проектный Колледж

Проектная деятельность в школе, как инструмент развития способности к самостоятельному действию учащихся на примере проекта
«Школьная теплица» ГОУ СОШ 1314.

Не останавливаясь на общих вопросах проектной деятельности, мне бы хотелось в своём выступлении показать, как введение учащихся в проектную реальность позволяет развить в них способность к самостоятельному действию. Продемонстрировать, каким образом эта способность решает вопросы адаптации учащихся в социуме, усиливает мотивацию к освоению предметного материала, позволяет преодолеть межпредметные барьеры и выстроить понимание многомерности процесса познания. Кроме того, в процессе проектной деятельности или начальной работе в проектной команде, возникают ситуации, которые, будучи выявлены или сценированы педагогом, демонстрируют актуальность проектного действия для дальнейшей профессионализации учащихся.
Поскольку я являюсь инициатором проекта «Школьная теплица», мой рассказ будет посвящён реалиям работы в конкретном направлении.
Казалось бы, что может стоять за названием конструкции, долгое время привычной для пришкольных участков, однако для обсуждения замысла проекта необходимо определить проблемное содержание работы. Основу экологической проблематики составляет стремление человечества к выживанию. Это выживание возможно лишь в случае сохранения биосферы, обязательным компонентом которой является вид Человек разумный. Однако в отличие от стремления решить проблему выживания через создание рекреационных природных территорий, для меня ближе идея сохранения через развитие биосферы, усложнение связей внутри биоценозов и создание устойчивой ноосферы, как целостной системы из двух компонент: биосферы, ведущая роль в развитии которой принадлежит человеку и техносферы, но техносферы не противоречащей направлению развития живого. Т.о. я говорю о развитии идеи Вернадского о ноосфере.
Позволю задать себе вопрос, каков процент учащихся в современной школе, способный понять и присвоить подобную социокультурную проблематику? Скажу честно, не встречался с такими учениками. Тогда возникает вопрос, каким образом осуществить вовлечение учащихся в решение проблемы? Первоначально, вовлечение происходит на уровне инженерно-конструкторского знания, для учащихся проявляющих интерес к физике, математике, инженерному делу, конструированию инженерных объектов.

Сама по себе задача по конструированию теплицы не нова, если не ввести ряд условий в техническое задание конструкции, учитывающие принципы пермакультуры, а именно:
1. Энергоэффективность конструкции. Попадающая в теплицу световая и тепловая и другие виды энергии должны быть потребляемы максимально возможным образом, а энергопотери минимизированы.
2. Энергоёмкость конструкции. Теплица должна обладать способностью аккумуляции энергии для расходования запасённой энергии на обеспечение оптимальных условий для роста и развития растений в ночное время суток и холодное время года.
3. Энергонезависимость конструкции. Определяется необходимостью автономного поддержания микроклимата в теплице при отключении централизованного источника электроэнергии.
4. Оптимальность. Определяется сочетанием современных и прорывных технологических подходов в решении поставленных инженерных задач, доступностью, если не «бросовостью» используемых материалов, технической простотой узлов и агрегатов. Более того, соблюдение принципа оптимальности позволяет создать систему с кажущимся КПД более 100% в отношении к затратам на возведение и эксплуатацию конструкции за счёт эффективности использования всех ресурсов за единицу времени, в т.ч. энергии Солнца. Оптимальным режимом работы теплицы будет снижение среднесуточной температуры и освещённости в холодное время года. Это накладывает свои ограничения на технологию выращивания растений в теплице и их видовой состав в зависимости от времени года (поддерживаемого режима). Однако подобное ограничение укладывается в принцип многообразности продукции.
5. Многообразность продукции определяется, как способность системы обеспечить разнообразные запросы потребителей от выгонки луковичных цветов к праздникам и зеленных культур короткого дня до выращивания оранжерейных растений субтропиков и тропиков.
6. Простота эксплуатации. Если относиться к работе, как к любой потребности, которая не удовлетворяется самой системой, простота эксплуатации является принципиально важным требованием. Наглядным примером для демонстрации действенности этого принципа является расчёт кривизны поверхности стенки теплицы под следующие задачи:
• Максимальный внутренний объём при условии:
• Самосброса снега с поверхности,
• Минимальной отражающей способность в условиях зимней освещённости (Солнце ниже, чем летом),
• Двукратный запас по прочностным характеристикам.
7. Безотходность производственного цикла. Любое загрязнение, согласно закладываемым принципам, есть ни что иное, как продукт, который не может быть использован системой. Этот принцип, в частности, определяет рециркуляцию воды и применение энергонезависимых систем биологической очистки.
Для соблюдения перечисленных принципов необходимо придерживаться следующих требований:
1. Каждая потребность должна удовлетворяться как минимум за счёт трёх различных источников. Для демонстрации выполнения данного принципа можно привести пример обогрева теплицы, осуществляемого за счёт ИК-нагревателей (энергозависимый источник), солнечной энергии (дополнительные накопители, отражатели и т.д.), системой биологической очистки (за счёт работы бактериальных культур, колоний простейших и растений) и иррадиации тепла из помещения через перекрытия крыши.
2. Каждое устройство должно приносить разностороннюю пользу. Этот принцип можно продемонстрировать на гидравлическом энергонезависимом открывателе форточки, ресивер которого не только служит ёмкостью для рабочей жидкости, но и одновременно является аккумулятором тепла, которое отдаёт в ночное время суток. За счёт этого (но не только этого) температура в теплице поддерживается оптимальной.
Ряд требований накладывает на конструкцию теплицы область её применения, т.е. требования по эффективному выращиванию растений. Поскольку температурный и световой режимы нельзя привести под требование оптимальности, если не закладывать снижение среднесуточной освещённости и температуры в холодное время года т.к. иначе резко возрастёт энергозависимость конструкции, оборудование теплицы должно удовлетворять следующим требованиям:
1. Модульность. Заключается в разработке стандартного модуля для выращивания различных растений, находящихся в разных фазах вегетации.
2. Мобильность. Модули, находящиеся в теплице должны не только надёжно крепиться, но крепиться таким образом, что бы обеспечить быстрый демонтаж модуля с последующей переорганизацией пространства под задачи преподавания или для проведения рабочих манипуляций с растениями. Из этого требования закономерно проистекает следующее:
3. Удобство эксплуатации. Каждый модуль должен быстро и просто изменять свою пространственную конфигурацию, согласно фазе роста растений, а так же для удобства ухода за растениями.
4. Универсальность. Модули для выращивания растений должны применяться как в условиях опытной теплицы, так и в жилых помещениях, т.е. должны удовлетворять всем сан.гигиеническим нормам и нормам ТБ для жилых помещений и помещений с повышенной влажностью. Так же модули должны быть применимы для выращивания растений с различными требованиями к внешним факторам. Это можно продемонстрировать при выращивании на одних и тех же инженерных конструкциях растений с различными требованиями к освещённости и водному режиму.
Отмечу, что требования к безопасности эксплуатации теплицы являются обязательными и соблюдение принципа безопасности является первостепенной задачей при разработке конструкции и систем инженерного обеспечения.
Задачи, выполняемые инженерными системами, в отношении к выращиваемым культурам сводятся к обеспечению оптимальных параметров микроклимата. Однако, в решении данной задачи обычно не учитываются изменения в физиологии растений в процессе их роста и развития. Экспресс-определение физиологического состояния и потребностей растений в теплице является новой, но решаемой биофизической задачей, как и задача на экспресс определение аэрофитонцидности растений при помощи физической детекции, а не биологической индикации.
Для проведения исследовательских работ в рамках выполнения проектных задач важное место занимает разработка системы мониторинга состояния растений от микроклиматических условий и обменных процессов с внешней средой. Эта задача так же должна решаться комплексно, поскольку сами по себе параметры микроклимата не могут гарантировать физиологический оптимум для выращиваемой продукции.
Для увлечённых биологией данный проект открывает возможность изучить практическую сторону биологического знания, его применение при разработке модульных единиц фитоценоза для решения задачи озеленения города. При этом должен отметить, что озеленение города должно проводиться не только из соображений фитодизайна, но, прежде всего, строится на знании биологических законов развития живого вещества. В противном случае инициатива обречена на провал.
Однако, при разработке, испытании и опытном внедрении подобных фитоценозных модулей необходимо расставить приоритеты. Прежде всего, фитомодули для условий городской среды должны обладать следующими свойствами:
1. обеспечивать устойчивость к внешним факторам в т.ч. антропогенного характера,
2. самовосстанавливаться в случае нарушения целостности при сохранении устойчивости,
3. обладать максимальной продуктивностью, т.е. в условиях включения в систему города производить максимум биомассы, которая обеспечит восстановление почвенного биоценоза,
4. естественным образом улучшать экологическое состояние городской среды, в т.ч. визуальное восприятие,
Т.о. основными принципами организации фитоценозов будут самообеспеченность, устойчивость и продуктивность. Поскольку эти принципы характеризуют естественную фитосистему, можно говорить об оестествлении городской среды. Однако естественность не означает дикость. Над грамотной интеграцией фитомодулей в ландшафт города должна работать проектная группа ландшафтных дизайнеров, рекомендациями для которых служит биологическая целесообразность в размещении растений.
Возможная в будущем профессионализация в финансовой сфере, открывается для участников проекта составлением бизнес-плана и поиском интересантов и сопроектантов для коммерционализации проектной инициативы. Интерес к данной области проявляют не многие учащиеся. По этой причине особенно важно различить формальную сторону бизне-планирования, привычную для большинства людей когда-либо составлявших бизнес-планы, и рабочий бизнес-план, включающий в себя представление об этапах реализации, схемы взаимодействия с интересантами не в застывшей форме отчёта о несбывшемся, а в форме сценарного замысла с чётко выявленными стратегическими направлениями развития. Важно, что бы в процессе работы над планированием шагов капитализации проекта учащиеся получили представления о ресурсе, в т.ч. об отходах, как о ресурсе, который ещё не научились использовать. Обычная ситуация при разработке бизнес-плана связана с составлением начальной сметы. Данная цифра очень часто становится основным препятствием в продвижении проекта, поскольку привычное отношение к денежным знакам, как единственно действенному ресурсу мешает разработать схемы взаимодействия с бизнес-сообществом при нулевом бюджетировании на начальном этапе реализации проекта. Именно такая задача ставится перед учащимися – разработать план коммерционализации проекта при отсутствии первоначального капитала. Этот заход позволяет вырвать учащихся за привычные рамки обывательских рассуждений о денежных средствах и наглядно продемонстрировать возможность получения ресурса буквально из отходов. Так, к примеру, первоначальный капитал для строительства конструкции можно заложить, за счёт доращивания выбраковки оптовых цветочных фирм. Поскольку уходом за выбракованными растениями оптовые фирмы-перекупщики не занимаются, регенерация саженцев может представлять одно из направлений получения ресурса. В последующем данный ресурс может быть переведён в финансовый. Точно так же множество посадочного материала можно получить методами вегетативного размножения, прививкой, выращиванием из семян. Возможность получения такого материала разрабатывается биологической группой и, в дальнейшем, биологическая группа занимается получением данного ресурса.
Ещё один момент, о котором часто забывают. Реальное дело это не столько грандиозные разработки и высоколобость замысла, сколько постоянный переговорный процесс, выстраивание схем взаимодействия и их реализация. Отсутствие способности к коммуникации может перечеркнуть самое грандиозное начинание. Именно по этой причине участники проектной команды должны проходить тренинг, позволяющий ситуацию отказа от сотрудничества превратить в ситуацию сотрудничества. Важно не только научиться добиваться основной цели переговоров, но, в случае «провала» обернуть разговор в сторону выявления собственных ошибочных действий, т.е. рефлексию переговорного процесса, ситуацию обучения переговорам, получая навык грамотной работы от «отказавшего» предпринимателя. В любом случае, вне зависимости от успешности переговорного процесса в достижении основной цели, цель обучения будет достигнута, когда учащийся увидит механизм обучения переговорному процессу в процессе переговоров, т.е. на практике.
Уже сейчас можно говорить об определённых успехах проекта и заинтересованности в его реализации предпринимателей. Проекту предложена площадка для масштабирования, база для размещения оборудования и персонала.
По сути, проектная работа в направлении создания подобной открытой высокоэффективной системы для получения разнообразной фитопродукции должна быть интегрирована в единый комплекс по разработке биопромышленного кластера городского хозяйства. Отдельными подпроектами данного направления может стать разработка модульных биофильтрационных систем для очистки воды с различной степенью и характером загрязнения, модульных систем по биологической переработке листового опада, фекалий домашних животных и кухонных отходов органического происхождения, которые должны заменить привычные дворовые мусорные контейнеры. Под данную тематику попадает ряд разработок российских биофизиков, химиков синтетиков, технологов и микробиологов в области пластмасс, являющихся субстратом для сообщества биоредуцирующих микроорганизмов. Эта технология позволяет эффективно преобразовывать в удобрение органические отходы приготовления пищи в условиях жилых помещений без выделения вредных или пахучих веществ в процессе биоредукции.
Тех же, кому интересна физика, радиоэлектроника привлекает решение задач по автоматизации теплицы. Возможная в будущем профессионализация в финансовой сфере, открывается для участников проекта составлением бизнес-плана и поиском интересантов и сопроектантов для коммерционализации проектной инициативы. Для увлечённых биологией данный проект открывает возможность изучить практическую сторону биологического знания, его применение при разработке модульных единиц фитоценоза для решения задачи озеленения города. При этом, должен отметить, что озеленение города должно проводиться не только из соображений фитодизайна, но, прежде всего, строится на знании биологических законов развития живого вещества. В противном случае инициатива обречена на провал. Для учащихся, имеющих интерес к программированию и информатике в проекте найдётся множество интересных задач по созданию презентационных материалов, сайтов, демонстраций и ЗD моделей конструкций. Ландшафтным дизайнерам предстоит выполнить задачу по интеграции разработанных фитомодулей в городсткой ладшафт. Отмечу, что работа каждого направления не может быть осуществлена без взаимодействия с другими внутрипроектными группами. Таким образом, решается комплекс педагогических задач:
1. происходит вовлечение учащихся в деятельность с постепенным развитием их понимания целей проекта от создания конструкции до социокультурной проблематики мегаполиса и человечества в целом.
2. учащиеся осознают необходимость командной работы и вынуждены, для достижения поставленной перед ними цели, осуществлять взаимодействие как внутри проекта, так и выходя, в дальнейшем, вследствие возросшего понимания, на взаимодействие на уровень школы, района, округа, города.
3. учащиеся получают дополнительное образование, необходимое для решения поставленных перед ними задач, расширяя границы собственных предметных знаний на базе МУК-25, консультаций учителей-предметников, консультантов по вопросам планирования в бизнесе, вовлекая в деятельность родителей.
4. вовлекают в работу учащихся младшего звена школы, т.к., оказывается, что без работы с сознанием младшеклассников реализация проекта не возможна.
5. выходят на уровень взаимодействия с представителями социального бизнеса, практика ориентированной науки, вузовского образования.
Открытием для учащихся является осознание появляющихся у них возможностей использования личностных результатов проекта при прохождении собеседования в приёмной комиссии ВУЗа. Так, работа над автоматизацией системы микроклимата теплицы в рамках проекта выявила задачу на определение состояния организма растений, а изучение научных работ по определению фитонцидности растений привело к формулированию задачи на разработку прибора экспресс определения фитонцидности по пробам воздуха. Данные задачи оказались интересными для кафедры биофизики МГАВМиБ им К.И.Скрябина. За счёт взаимодействия с кафедрой планируется интегрировать в работу проекта студентов и аспирантов при активном участии в разработке учащихся Колледжа, желающих поступить в данный ВУЗ.
Работа над бизнес-планом проекта, при представлении проектной инициативы на конкурсе предпринимательских проектных инициатив становится стартовой площадкой для развития учащихся, связывающих свою дальнейшую профессионализацию со сферой бизнеса.
Дизайнерско-оформительские работы по тематике проекта, так же являются реальной возможностью для учащихся зарекомендовать себя в соответствующих ВУЗах.
Таким образом, проектная работа в школе способна полностью преобразовать сам учебный процесс за счёт возрождения заинтересованности учащихся в получении знаний, естественной социализации учащихся, заполнения вакуума реального действия в старших классах, создания системы введения в проектную деятельность на уровне общего дела, начиная с первого класса школы.

Запуск проектной работы на этапе самоопределения учащихся тесно связан с выявлением структуры проектной команды необходимой для реализации данного проектного замысла, постановкой задач для формирующихся подгрупп, их взаимной функционализации и взаимодействия между подгруппами. Обсуждение с учащимися, выразившими желание работать в данном проекте, привело к различению биологических, инженерно-технических и социальных задач, требующих различных подходов к решению. Самоопределение учащихся в направлении работ внутри проектной команды было связано с их дальнейшей возможной профессионализацией и самооценкой их возможностей в продвижении проектной работы. Реальность запуска проектной работы показала, что учащиеся, выразившие стремление работать в проекте, практически не представляют механизма реализации замысла. Несмотря на то, что они активно включаются в обсуждение, на этом этапе выявляется недостаточность опыта действия. Вместе с тем можно констатировать завышенную самооценку возможностей учащихся. Многие впервые для себя открывают реальность производственных отношений и персональную ответственность за определённый участок работ перед всеми членами проектной команды. Если учащийся, к тому же, не имеет положительного опыта реализации действия, задача по его включению в проектную работу многократно усложняется. Так же стоит сразу отметить, что интерес к участию в конкретном проекте на этапе вхождения в проектную работу чаще всего определяется не видением проектной, социокультурной рамки, а локальным интересом к конкретной точечной задаче или определённой предметной области. Вовлечение в проектную работу учащихся вынужденно осуществляется через промежуточный этап общего дела, непосредственно конструкцию или исследовательскую составляющую проектной работы с последующим обсуждением цели реализации проекта. Случаи, когда выбор проекта осуществляется по принципу «где бы не работать, только бы не работать» требуют достаточно жёсткого отношения педагога на этапе самоопределения учащихся. Случаи скрытого нежелания действия должны выявляться в процессе работы. С такими учащимися проводится дополнительная работа по выявлению причин завуалированного нежелания. В результате учащиеся либо включаются в работу, либо отказываются от участия в данном проекте. Но вернусь к реальной ситуации формирования проектной команды и функционализаци проектных групп. Поскольку, я повторюсь, большинство учащихся на этапе вхождения в проект не представляют социокультурной проблематики, решаемой за счёт реализации проекта, распределение задач происходило сообразно представлениям руководителя проекта о структуре проектной команды согласно выявленным предметным направлениям профессионализации участников проекта.
Так были определены следующие группы:
1. инженерно-конструкторская группа с делением на подгруппы:
а) конструирования теплицы и группу
б) автоматики и жизнеобеспечения теплицы
2. группа правовой и технической документации
3. группа биологических исследований
4. группа маркетинга и финансирования
Учащиеся, определившие для себя работу в инженерно-конструкторской группе, оказались в ситуации недостаточности знаний для выполнения поставленных перед группой задач гораздо быстрее, чем другие группы проекта. Для конструирования теплицы требовалось овладеть навыком работы с программами Автокад, Аркон и т.д., позволяющие создавать 3D-модели конструкции и автоматически производить расчёт количества материалов. Для разработки автоматики теплицы требовались знания из области радиоэлектроники и электротехники. Для успешного решения поставленных задач учащиеся были направлены на дополнительное обучение в МУК-25. Работа данной группы на первоначальном этапе включала разработку ТЗ на конструкцию и автоматику и состояла из следующих этапов:
1. определение требований к конструкции
2. поиск инженерных решений, обеспечивающих выполнение требований к конструкции.
При этом, в процессе работы выявлялась необходимость межгруппового взаимодействия внутри проекта, т.к. Материалы для конструкции должны не только обладать прочностными характеристиками, но и проходить по нормативным документам (связка инженерно-конструкторской группы и группы правовой и техдокументации). «Добро» на использование материалов в конструкции теплицы так же должно быть получено от группы маркетинга и финансирования, занимающейся в частности поиском вариантом удешевления конструкции без потери в эксплуатационной надёжности (связка инж.-констр.группы и группы маркетинга). Биологическая группа задавала ТЗ на пригодность теплицы под цели выращивания продукции.
Добиться подобного взаимодействия между группами удалось далеко не сразу. Каждая группа представляла первоначально лишь свой фокус без проекции результатов на работу смежных проектных групп. Для запуска процесса командообразования во время сбора участников проекта (1 раз в неделю) работа строилась в манере оперативного совещания с осмыслением результатов каждой группы внутри проекта и выявлением точек межгруппового взаимодействия. Для того, что бы все участники проекта могли познакомиться с полученными результатами до рабочей встречи, материалы размещались на форуме ГОУ СОШ 1314 в разделе Проектная работа в соответствующей теме. Фактически наладить взаимодействие внутри проектной команды на уровне самостоятельного обсуждения задач участниками проекта удалось лишь через 5 месяцев от запуска проекта.

Основной причиной малой эффективности в работе проекта являлась отсутствие у участников навыка совместной работы, различения рабочих и личностных взаимоотношений. По этой причине первоначальная цель работы на 2010-2011 уч.г. (возведение конструкции) была пересмотрена. Т.к. на этапе вхождения в проектную деятельность первостепенной педагогической задачей является открытие рамки проектной деятельности для учащихся, включение учащихся в совместную деятельность при выполнении задач проекта, запуск самостоятельной деятельности учащихся в режиме производственных отношений.

Памятуя о своём обещании «не только читать, но и писать», спешу пока кратко изложить мысли, к которым пришёл, работая над текстами (это в т.ч. и в ряд текстов по карте биологических проблем через призму эволюционных теорий):
1. Отсутствие биологии, как теоретической науки, связано в т.ч. с применением «гауссовой» мат. статистики и теории вероятности к неравновесноустойчивым объектам (случайные величины независимы, существует вероятность события, а средние значения устойчивы в определённом интервале).
В биологии (классификация, эволюционные концепции, экология) применима «квазигиперболическая» статистика (вероятности нет, среднее значение не информативно, даже абсурдно, но есть нежёсткая зависимость величин). Квазигиперболы (распределения, в которых разброс случайных величин неограниченно растёт с ростом числа испытаний) свойство классификации таксонов. (Тут нужна консультация, т.к. я не в теме… есть работы С. Кауфмана, кот. показал, что система из тысяч функционально связанных элементов может обладать небольшим числом устойчивых состояний, если элементы связаны слабо, т.е. имеют не более 2-х входов-выходов…или что-то в этом роде…)
1.1. Где есть феномен самоорганизации, там есть квазигиперболы и наоборот, где есть квазигиперболы, наблюдается феномен самоорганизации (разворот к модулю Жизнь).
2. Ген можно рассматривать не только как структуру, определяющую тот или иной признак организма, но как конечную запись удачного процесса преобразования функции «поиск нормы» в результате изменения условий (т.е. первично изменение с последующей перезаписью удачного варианта…но вот обязательна ли сама форма записи?). Это может происходить в т.ч. за счёт сборки гена de novo (как в случае с кодировкой антител). Т.о. можно говорить о ДНК, не как об источнике изменчивости, а как о способе записи удачного варианта структуры-функции (Каков механизм преобразования генетических текстов?). Если ген запись итога оптимально решённой задачи, он должен быть одинаков у всех организмов её решавших. При этом решившие задачу организмы не обязательно родственны.
2.1. Фрактальный рост – порождение бесконечного разнообразия макроструктур из конечного количества субъединиц. Малое изменение фракталообразующих единиц вызывает радикальное изменение макроформы без нарушения целостности и дискретности организма. (В биологии акт переключения процесса развития с модификацией организма – эффект гомеозиса 1928 г. Балкашина Е.И.)
2.2. Гены, переключающие развитие зародыша однотипны у всех живых организмов (связать с сродством генома человека и археобактерий)…набор возможных комбинаций для реализации ограничен, конечен и не велик (отличие от «механизмов естественного отбора»). Да, но при этом сбор генов из фрагментов, находящихся в разных участках генома возможен и показан…
3. На всех уровнях организации живого проявляется активность, как принцип (сопоставимо с Воейковым и Бауэром).
4. В нормальном состоянии изменчивость низка (структура соотвествует функции). Эволюционное изменение происходит тогда, когда нарушается данное соответствие в результате изменения среды. В состоянии эволюционного скачка изменчивость велика. Изменчивость падает после подбора (delectus, в противопоставление селекции, т.е. отбору по Ч.Дарвину) структуры-функции, т.е. достижения новой нормы, отличной от прежней, нового соотвествия среде. (Отсюда выход на ЭКЭ – экологическую концепцию эволюции) Поиск структуры-функции, соответствующей новым условиям, поиск нормы, генетический поиск – основной акт эволюционного процесса. Эволюция, как смена норм?
4.1. Эволюция блочна, т.е. происходит на всех уровнях организации не с отдельными популяциями, организмами, нуклеотидами, а в экосистеме, затрагивая многие таксоны одновременно с комплексной направленной перестройкой генома у многих организмов в популяциях.
.2. «Морфогенетическое поле» (м.б. сходно с идеями Ситько, митогенетическим излучением Гурвича и т.д.) – формоорбазующая сила…что это такое у Чайковского пока не понял…размышляю.
5. Переходных форм нет в принципе, т.к. их нужно искать в раннем эмбриогенезе, когда включается механизм перевода фрактального роста для достижения соответствия структуры-функции новым условиям среды на этапе делекции.
5.1. «Общий предок» - суть идеальный объект, план строения, «архетип», реализация которого в материале и есть эволюция (т.е. это те схемы строения, что мы рисуем с ребятами на зоологии, объясняя через них процесс перехода к внутреннему скелету позвоночных).
5.2. «Рефрены» (ряды направленных рядов изменений, прослеживаемых в процессе эволюции по Ю.В.Чайковскому) соответствуют рядам архетипов «периодической таблицы» И.Ю.Попова («диатропическая сеть» у Чайковского) и указывают на существование периодического закона в биологии, в эволюции живого. Гм…каков механизм заполнения клеток таблицы? Это делаем на уроках, когда составляем таблицу морфофизиологических усложнений у позвоночных от ланцетника до млекопитающих… Но это нужно дополнить единым представлением об эволюции экосистем!
5.3. В то же время есть некий предел усложнения в реализации архетипа, как и некоторое предельное значение вариантов его реализации (это объясняет «Кембрийский взрыв», когда возникло большинство типов и классов современной систематики живого и последующую дифференциацию на отряды, роды, виды, как достижение предела реализации архетипов, т.е. последовательное понижение ранга вновь образующихся таксонов). А что будет по достижению предела? Смена биосфер?
5.4. К табличной форме заставляет обратиться и факт наличия самых сложных форм размножения у простейших, самых сложно структурированных тканей у нисших червей… Факты указывают на достижение полноты усложнения структуры-функции на каждом уровне организации живого…Что будет прогнозом в отношении к периодической таблице биологии? В химии – предсказание свойств элементов, а в биологии?
6. «Понять эволюцию в серьёз – значит уметь создать вид, способный заполнить опустевшую экологическую нишу» - эта цитата Чайковского задаёт вектор развития биологии.
Работа над текстами:
1. И.Ю. Попов «Периодические системы и периодический закон в биологии» С.П-б., М. 2008 г.
2. Ю.В.Чайковский «Зигзаг эволюции. Развитие жизни и иммунитет» М.2010 г.

После обсуждения в четверг с заведующим лабораторией сел за краткий обзор содержания чрезвычайно интересной работы Ю.В.Чайковского (см. выше).
Немного об авторе.
Юрий Викторович Чайковский (р. 1940) — русский историк науки, эволюционист и философ науки. Ученик С. В. Мейена.
Преподаватель медико-биологического факультета (МБФ) 2-го Московского медицинского института им. Н. Пирогова с 1965 по 1973.
Ведущий научный сотрудник Института истории естествознания и техники РАН (Москва), где работает с 1980 года. Автор 160 публикаций, среди которых две широко известные монографии «Элементы эволюционной диатропики» (1990) и «О природе случайности» (2001, 2004).
Его работа «Зигзаги эволюции…» привлекла меня нестандартным (для биологии), но обычным для методологии подходом. Это, прежде всего: выявление проблемных вопросов биологического знания, полифокусное видение объекта, целостность общей сборки, чёткость в выделении позиций, богатая библиография к каждому разделу, чёткие ссылки на первоисточник (автор, его позиция, вклад в сборку). Да, ещё одно, при чтении книги схема структуры биологического знания легко накладывается.
Можно прочитать работу автора (другую) здесь: http://www.goldentim...rs_text_018.htm
Теперь к содержанию книги.
Раздел 1. Посвящён развитию эволюционных идей в биологии, сопоставлению гипотетических механизмов эволюционного процесса.
1. Номогенез первичный. Пьер-Луи Моро де Мопертюи – 1744г. поставил четыре вопроса:
А. Почему дитя похоже на родителей?
Б. Как происходит развитие зародыша?
В. Откуда берутся уродства?
Г. Откуда сходство не родственных животных?
Заложил, согласно автору книги, основы понимания «блочной эволюции» (сборки из одинаковых блоков в разные формы)
2. Ламаркизм. Жан-Батист Ламарк 1744-1829 г.г. Принцип внутренней активности особи как фактор эволюции вида. Активность проявляется, по Ламарку тремя способами:
А. активное использование органа или ф-ции вызывает его усиление, а не использование – ослабление
Б. результат (использования - не использования) наследуется
В. Организмы обладают стремлением к усложнению строения и ф-ции.
Главный у Ламарка творческий фактор эволюции – «внутренняя активность организма» - просто не был понят учёными, но он никогда не был опровергнут экспериментально (Burkhardt, 1977).
3. Жоффруизм. Этьен Жоффруа Сент-Илер, ученик Ламарка.
А. Природа штампует животных по идеальному образцу, архетипу.
Б. Влияние среды действует на зародыш, следовательно, эволюция есть следствие преобразования зародышей под прямым действием среды обитания.
Главная эволюционная работа издана в 1833 году. «Если изменения приводят к вредным последствиям, то животные, у которых они возникают, гибнут и заменяются другими животными со слегка изменёнными формами, притом таким образом, что они соответствуют новым условиям».
4. Дарвинизм или естественное богословие. Читая работу Сент-Илера, в 1838 году, молодой Ч.Дарвин сформулировал в записной книжке свой «закон малых различий, производящих более плодовитое потомство» (Ч.Дарвин, 1959, с.123).
А. Естественный отбор заменил Бога. Естественный отбор по Дарвину преимущественная размножаемость!!! (столь бурная реакция моя вызвана тем, что в настоящий момент под отбором понимают, обычно, смертность неприспособленных)
Б. Принцип филогении (единства происхождения) (Отсюда пошли все древовидные схемы в биологии)
В. Ввёл в биологию метод толкований из богословия. Поскольку «естественный отбор» есть догма, то всё, что не подтверждает его должно быть истолковано в его же пользу. (В дарвинизме это выразилось в преписывании любому свойству организма полезности в борьбе за существование. Т.о. любой факт может быть истолкован в пользу теории естественного отбора. «Если так произошло, то отбор действовал».)
5. Номогенез классический. 1922 г. Л.С.Берг (1876-1950) согласно ему эволюция есть процесс, протекающий по законам, не сводимым к воздействию среды обитания. Основные положения:
А. Изначальная целесообразность живого
Б. Эволюция есть развёртывание уже существующих задатков
В. Наследственных вариаций ограниченное число и они идут в определённых направлениях.
Г. Эволюция идёт скачкообразно.
Д.Н.Соболев (1872-1949) добавил к этому:
А. Эволюция – единый процесс «органического роста», идущий как в онто-, так и в филогенезе.
Б. «Органический рост» протекает в череде поколений так, что каждое поколение повторяет онтогенез своих родителей не в точности, а с ничтожными изменениями.
В. Скачкообразность эволюционных преобразований. (уже было)

Г. «Земное население» (биосфера) единый организм, онтогенез которого основан на актах эволюции таксонов.
Д. Организмы не несут в себе достаточно информации о своих предках, поэтому конкретные пути эволюции кажутся сомнительными.
Соболев искал способ упорядочить ископаемые без филогенетических рядов (принцип блочной эволюции найден зоологом В.Ф.Мужчинкиным)
Номогенез строился на анализе свойств реального разнообразия различных эпох. Это позволило обнаружить ряды изменчивости и на их основе сделать ряд эволюционных прогнозов, в смысле указать эволюционную параллель, которая была позже обнаружена фактически.
6.ЭКЭ – экосистемная концепция эволюции. К.Э.Бер (1792-1876)
А. Вид формируется вместе со средой и имеет ту численность, какая обеспечивает ему место в экосистеме. (Кого много едят, того и больше.)
Б. Экосистема приспосабливается сама к себе (т.е. происходит подгонка элементов системы друг к другу)
В. Можно говорить лишь об эволюции экосистем (синхронной эволюции видов составляющих экосистему)
Г. Экосистемы развиваются не делением, а взаимопроникновением в друг друга.
Что является источником активности, формирующей экосистему?
Критика дарвинизма.
1. Критерий успеха в дарвинизме есть успешность размножения. В то же время там, где избирательность размножения наиболее высока, организмы вовсе не передают новых качеств потомкам. Пример – половое поколение термитов выедается практически полностью, но отбора по несъедобности нет. Орхидеи – «вершина эволюции цветковых растений» по сложности цветка. Однако они не имеют двойного оплодотворения, опыление крайне затруднено, семена созревают медленно (как у хвойных), лишь при содействии грибов-симбионтов, лишены эндосперма, следовательно, по логике теории Дарвина, орхидеи обречены на вымирание, однако не вымрут никак.
2. Вне мира бактерий нет ни одного примера получения нового свойства за счёт различия в размножаемости вариантов, а у бактерий, для получения положительного варианта требуется провести через отбор 10 триллионов (1013) бактерий.
3. Во всех аккуратно исследованных случаях новые варианты организмов долгое время размножаются хуже исходных форм. Т.о. новые формы формируются не потому, что лучше размножаются, а потому, что не успевают вымереть. Пример: млекопитающие сформировались во времена господства динозавров и лишь после вымирания последних дали спектр форм, заполнив освободившиеся экониши.
Г.Х.Шапошников (1915-1997 гг.) Поставил опыт с тлями рода Дисафис. Понимал под отбором рост смертности (т.е. Дарвиновская трактовка отбора утрачена), а не рост размножаемости. Суть опыта в пересадке тли на растения не являющееся для колонии тли кормовым с переводом тлей на прежнее растение в период наибольшего угнетения их физиологии, т.е. Шапошников «воспитывал» физиологию тли, давая ей передышку, действуя, как ламаркист! В результате образовалась новая видовая форма тли, не способная ни скрещиваться с материнской формой, ни потреблять в пищу растение, на котором жила материнская форма. Это эволюция путём прямого воздействия среды на личиночную форму организма (жоффруизм). Шапошников вводил «инадаптирующий отбор», а не отбор по Дарвину.
4. Факт гибели организмов ничего не говорит об эволюции оставшихся в живых. Суть не в том, сколько и кого гибнет, а в том, что происходит с выжившими. Во всех опытах выжившие реагировали на изменение условий быстро, активно и одновременно. В основе акта эволюции – стресс, как утрата нормы, т.е. инадаптация. Активный поиск нормы захватывает поведение, физиологию и, наконец, генетические структуры. Когда организмы обретают норму, т.е. соответствие среде обитания, генетический поиск заканчивается, изменчивость в популяции падает до следующего периода инадаптации. Поиск нормы может выглядеть и как случайные мутации и как наследование приобретённых свойств. (Основная гипотеза у Чайковского)
5. Новый ген может возникать не путём мутации, а путём конструирования из фрагментов генетического материала, расположенного в разных местах генома. ДНК не источник изменчивости, а лишь принцип записи информации об изменчивости.
6. С.Э. Шноль 1990г. «естественный отбор возможен лишь по блочно-иерархическому принципу».

Автор отмечает, причём неоднократно, что идея отбора по Дарвину исчезла из современного дарвинизма, как и сам естественный отбор, заместившись в СТО (синтетической теории эволюции) на «случайную мутацию» при сохранении метода толкований (примеров по тексту множество и с ними трудно не согласиться).
Интересна параллель, которую проводит автор между формированием снежинок и эволюцией живого. Общее в формировании неповторимого многообразия из универсальных блоков. И там и там – принцип блочности.

Принцип активности, взятый автором из ламаркизма, используется как одно из первичных понятий. Но что понимает автор под этим словом? Он определяет активность как одно из основных свойств мира, рядоположный с понятием пространства, времени, движением. Но. По некоторым примерам (активность орхидей пошла на усложнение цветка, и её не хватило для усложнения системы размножения) можно высказать предположение, что для автора активность есть синоним развития. Но автор, т.о., сам применяет способ толкований, замещая дарвиновский естественный отбор другим словом – активность. Он считает наследственную изменчивость, борьбу за существование и стремление к избыточному размножению в теории Дарвина формами активности.
Активность, для автора, основа эволюции и существует на всех уровнях организации живого. Здесь важно отметить, что активность на молекулярном уровне в СТЭ ограничена лишь копированием ДНК, в то время как сама эволюция идёт за счёт закрепления в потомках случайных мутаций. Ю.В.Чайковский говорит об активном генетическом поиске, механизме преобразования генетических текстов.
Раздел 2. книги посвящен рассмотрению эволюционного процесса на примере иммунного ответа. Иммунная система многоклеточного организма рассматривается как экосистема, т.е. автор рассматривает эволюционный процесс на трёх уровнях организации: клетка, многоклеточный организм, экосистема, но на одном объекте.
Принципы распознавания свой-чужой, т.е. принцип иммунного ответа есть у всех организмов. У растений это, к примеру, распознавание собственной пыльцы (у перекрёстноопыляемых видов своя пыльца не прорастает), а у животных этот процесс с обратным знаком (отторжение чужеродных тканей). Но и у растений и у животных (интересно, как у грибов…нужно просмотреть) в основе иммунного ответа один принцип распознавания, за который отвечают близкие ДНК-структуры.
Автор выделяет два типа случайностей:
А. Имеющая устойчивую частоту – почти все случайные явления для которых разработан матаппарат (теория верояности, матстатистика)
Б. Не имеющие такой устойчивости (почти все биологические процессы) Так у мутаций нет вероятностных частот.
Автор выделяет три пары общенаучных для биологии «рефренов» (рефрен – сходство направленных рядов):
1. Развитие по схемам дерево-сеть (рефрен дерево используется в биологии повсеместно в качестве филогенетического древа, а о сети есть работы Попова «Периодические системы и периодический закон биологии» и в качестве «диасети» у Чайковского)
2. Независимость образования сложного врождённого иммунитета у позвоночных, беспозвоночных животных и высших растений. – У птиц и млекопитающих независимо развился сложный адаптативный иммунитет.
3. Гауссова статистика - Псевдогиперболическая статистика.
(Продолжение следует)

Коллеги, хочу поделиться с вами впечатлениями от первого дня Всероссийского съезда учителей биологии, который проходит с 28 по 30 июля на базе МГУ при участии СПбГУ. В работе съезда принимают участие 1300 учителей из 68 регионов России (о, простите, в работе съезда биологов и физиков, которые идут параллельно, но пленар 1-го дня был общим).
Заявленная цель съезда – восстановление единства средней и высшей школы через диалог школьного учителя и вузовского преподавателя с целью согласования качества образования, наполнения школьного образования согласно требованиям высоких интеллектуальных стандартов, которые д.б. едиными для школы и вуза. (Из программных материалов. Ректор МГУ, Председатель Оргкомитета Съезда, академик В.А.Садовничий)
Съезд рассматривается так же, как инструмент восстановления статуса учителя и инструмент включения школы в процессы инновационного развития страны (там же).
На пленарном заседании первого дня съезда с докладом выступил ректор МГУ, ак. Садовничий В.А. Тема доклада: «Проблемы преподавания физики и биологии в школе»
В своём выступлении В.А. Садовничий в частности определил корень проблемы общего образования в катастрофическом, более чем 50-ти летнем отставании информации учебников от переднего фронта научных разработок. Он так же отметил общее падение уровня знаний школьников, возникшую в т.ч. как следствие превращения физики (и биологии прим моё) в «меловые дисциплины», изучаемые без должного количества лабораторно-практических работ в курсе физики и биологии. Как основную цель школьного образования ректор МГУ видит в закладывании способности проектирования новых областей занятости. Самая важная задача, которую ставит высшая школа перед общеобразовательной, с т.з. ректора МГУ – сохранение творческой, исследовательской составляющей на уроках. В то же время, В.А.Садовничий отметил, что «меловое» преподавание может быть и хорошо для сдачи ЕГЭ, но не для понимания предмета. Нацеленность на ЕГЭ учащихся есть большой риск для репродукции научных кадров, т.к. нацеленность на ЕГЭ замещает интерес к познанию. Но уже сейчас 80% россиян не может назвать ни одного современного учёного. По данным сдачи ЕГЭ за этот год 48% сдающих не набрали баллов за решение задач части «С» и 32% даже не решали задачи из этой части. А на первом курсе МГУ только одна треть из подавших документы в приёмную комиссию на факультеты имеет необходимую стартовую подготовку!!! В настоящий момент на 70 россиян приходится один грамотный специалист! Согласитесь, коллеги, такие заявления из уст ректора МГУ…над этим стоит задуматься.
Так же хочу отметить доклад ректора СПбГУ, Л.А.Вербицкой, отметившей в своём выступлении основные запросы высшего образования к школьным педагогам: научить думать, анализировать, не принимать на веру, отстаивать собственную позицию. Любопытный факт, после образования по указу Петра I СПб Университета, в первом потоке обучалось 9 студентов, которых обучали 17 профессоров! Но и сейчас это отношение 1:4. Как филолог, Людмила Алексеевна не могла посетовать на качество учебников русского языка, буквально сказав: «Нет ни одного достойного учебника русского языка на сегодняшний момент». Основной задачей, которая должна быть решена в системе общего образования ректор СПбГУ видит в восстановлении высокого статуса учителя.
С третьим докладом на пренаре 1-го дня работы съезда выступал победитель конкурса «Учитель года России 2005» Иоголевич И.А. Он в своём выступлении отметил недостаточность развития критического мышления, что приводит к размыванию границ между истиной и ложью, информацией и знанием. Так же в выступлении говорилось о минимизации требований в стандарте при ориентации на выращивание интеллектуальной элиты. Отмечалось, что в школьное образование на волне реформирования превнесены модели не имеющие под собой реальной экспериментальной проверки. В своём выступлении И.А.Иоголевич подчеркнул, что общеобразовательная Российская школа это школа Я.А.Каменского, система более чем 300 летней выдержки…Может быть стоит задуматься над поступательным развитием системы общего образования за счёт привнесения моделей образования, имеющих опыт внедрения в эксперименте в течении десятилетий? Он так же высказал идею объединения ресурсов среднего и высшего образования в создании непрерывного процесса образования по линии школа-вуз-наука.
Чрезвычайно интересным для меня был доклад Вл.Я.Панченко «Лазерно-информационная технология в биомедицине». Согласитесь возможность создания на основании сканов МРТ из жидкости при послойной полимеризации под действием лазерного луча 3D моделей внутренних органов пациента заметно упрощает работу хирурга при подготовке к проведению операции, снижает риск операции для пациента за счёт сокращения времени операционного вмешательства, ювелирной подгонке имплантов по модели, точного расчёта операционного доступа. Так же разработаны методы создания биоселективных имплантов с помощью селективного лазерного спекания порошков, позволяющие замещать биологической тканью дефекты костей больше критического расстояния (т.е. максимально возможного расстояния для сращивания кости). Это принципиально новый метод, исключающий необходимость применения компрессионно-дистракционных аппаратов (аппарата Илизарова)! А возможность получить трёхмерную структуру из лиофильно сухого энзима с сохранением 80% его активности!?! А создание интеллектуальной кардиохирургической системы для лазерной реваскуляризации позволяет восстановить кровообращение в миокарде при инфаркте сердечной мышцы за счёт «пробоя» миокарда лазерным лучом, что, в свою очередь, стимулирует неоангиогенез по каналу пробоя!!! В бакулевском центре уже сделано более 1000 операций с помошью этой системы! Ну, выражать восхищение этим докладом я могу долго…Но нужно перейти к следующему, не менее актруальному выступлению - выступлению представителя Росатома (к сожалению, не уверен в фамилии…Плавиков В.В. простите, если ошибаюсь), который предъявил требования со стороны работодателя к выпускникам школ, сказав буквально следующее: «Сегодняшний школьник должен быть готов решать проблемы, которые ещё не выявлены. Должен быть готов осваивать технологии, которые ещё не внедрены и даже не разработаны».
С очень интересным докладом «Зачем нам (наука) биология или зачем нам наука (биология)» выступил зав. каф. Генетики и селекции СПбГУ Инге-Вечтомов Сергей Георгиевич. (К стати, в 30-е годы прошлого века эта кафедра ни на день не переставала читать курс генетики и селекции, а коридор кафедры был прозван студентами «арестометром», так часто уводили по нему студентов и преподавателей. Какое мужество, какую научную честность нужно иметь для подобного отношения к преподаванию предмета! - из выступления ректора СПбГУ). Сергей Георгиевич в частности перечислил и обосновал этапы научной работы и задал вопрос, который не часто можно услышать с высокой трибуны: «А наука ли биология?», назвав её «Эмпирическим набором знаний при малом наборе обобщений». Он так же различил науки биологического пула на допарадигмальные и парадигмальные. К первой группе относятся науки не имеющие обобщающих теорий, в основном науки об организменном уровне организации материи. Ко второй группе им были отнесены науки, имеющие в своём арсенале математические идеализации, химические и физические модели, развитые теории. Сергей Георгиевич отметил, что механизмы функционирования биологических систем изучает пул биологических наук, занятых изучением биообъекта на молекулярном (супрамолекулярном - прим моё) уровне. (К слову, ректор МГУ видит развитие биологии в синтезе методов квантовой наноэлектроники, биологии клетки, молекулярной биологии и химии супрамолекулярных систем – из выступления ректора МГУ). Так же, отвечая на вопрос о различении псевдонауки от преднауки методами науки Сергей Георгиевич отметил, что псевдонаука, даже при наукообразности языка изложения обычно отрицает всю историю развития научного знания, а преднаука опираясь на фундамент накопленного знания либо наращивает, либо меняет парадигму науки (и тогда она обязана пройти «проверку на твёрдость» - прим смысловое моё).
Во второй половине дня я получил возможность ознакомиться с музеем землеведения МГУ и филиалом ботанического сада МГУ «Аптекарский огород». Материалы по этой части дня будут размещены в соответствующих разделах форума 1314.ru (биология и география).
Завтра мне предстоит принять участие в обсуждении доклада «Метапредметная деятельность учителя» Балденков Г.Н., к.б.н., учитель МОУ «Лицей г.Троицка» и доклада «Формирование метапредметных компетенций на уроках биологии и во вне урочной деятельности» Семенова М.Н., учитель, МАОУ «лицей №3 имени А.С.Пушкина», г.Саратов. и завязать контакты с ботсадом МГУ для реализации проекта «школьная теплица».
Должен отметить, что программа съезда пестрит названиями типа «Достижение метапредметных результатов образования в процессе изучения биологии в школе» ГОУ Лицей№281, г.СПб. или «Компетентностный подход в формировании творческих способностей учащихся на уроках биологии». МОУ СОШ №18,г.Ставрополь., а так же целый кластер выступлений по «проектной деятельности учащихся».

К вопросу о центре тяжести всех направлений работ
(или как всё это мною собирается и видится).

В целом, у меня есть два узла тяготения, которые взаимосвязаны и представляют собой целое:
1. модель биопромышленного кластера экономики на базе системы полуавтономных сетей-поселений, основанная на идее отбора «дополнительной мощности биоценоза» с постепенным усложнением естественного компонента системы.
2. выстраивание схемы науки экологии, определение предмета, методов, способов и т.д., с опорой на идеи Вернадского о ноосфере и труд Кузнецова О.Л., Кузнецова П.Г., Большакова Б.Е. «СИСТЕМА ПРИРОДА-ОБЩЕСТВО-ЧЕЛОВЕК: УСТОЙЧИВОЕ РАЗВИТИЕ».
Как стягиваются сюда все направления работы?
a) Диагностика знаний влечёт за собой необходимость изменения единицы содержания предмета биологии в школе. Создание программы биологии для ГОУ СОШ под цели формирования экологики в сознании учащихся – база для изменения подхода к использованию ресурсов биосферы.
b) Построение курса экологии города (начал с нынешним 10-м классом) на базе представлений по п.п. 2 выявляет единицу содержания экологии и так же преследует цель обучение экологике (см. п.п. «а»)
c) Проектная работа есть площадка для практической обкатки модели биопромышленного кластера (возникло устойчивое ощущение необходимости разработки и применения ЭМ-технологий, вермикультуры, некоторых других методов биотехнологии в быту на уровне хлебопечки для повседневного применения так же «быстро и просто»). Т.е. позволяет найти «корову» полифункциональной усадьбы 21-го века.
d) К п.п. «с» так же относятся контакты с владельцем Ф/Х «Серафимов Дар», предоставляемая им площадь под опытную базу и биостанцию с последующим открытием детско-взрослого производства.
e) Разработка модели биопромышленного кластера и построение экологии, как науки, позволит выстроить схему терраформирования планет под нужды человека (а это проект Марс и база на Луне)
f) Всё это требует разработки новых источников энергии (в т.ч. и биологических, таких как фитолампы, к примеру), способов её передачи и запасания, новых средств транспорта, мобильной связи, разработки схем естественного безотходного производства.
g) Под эти задачи необходимо создание сети школ, производств, мастерских, лабораторий как точек роста биопромышленного кластера, т.е. биопромышленного крыла ШГК.
h) Сюда же необходимость связей с НИИ, ВУЗ-ами и т.д.
i) Эпистемотека, форум ГОУ СОШ 1314 – инструменты для педагогической работы и, одновременно иннет-площадки для создания проектной общности пространственно разобщённых команд и экспертов.

Теперь по структуре биопромышленного кластера экономики.

Основные принципы, на которых строится получение продукции есть принципы пермакультуры, основанные на знании базовых закономерностей развития биосферы, а именно:
Зак. единства организм-среда, закон единства структура-функция, закон константности живого вещества для данного геологического периода (что связано с потоком энергии на единицу эффективной площади поверхности), закон максимума (связывает предельные возможности экосистемы в поглощении материи и преобразовании энергии в вещество), Закон устойчивости живых систем (чем сложнее, тем надёжнее).
Данный список закономерностей роста биосферы можно продолжить. Следствием из данных законной есть несколько важных принципов ведения хозяйства:
1. Естественность (Ярусность энергособирающих систем, преобразующих энергию в вещество, т.е. растений, видовое разнообразие – смешанные посадки с разным сроком сбора урожая вместо монокультуры, каждый организм или механизм должен приносить разностороннюю пользу)
2. безотходность (загрязнение – продукт, который мы не можем использовать. Работа – потребность, которая не может быть удовлетворена системой)
3. каждая потребность должна удовлетворяться как минимум из трёх источников.

Так же нужно опираться на ряд опытных фактов, к примеру продуктивность фотосинтеза при постоянном световом потоке и увеличении концентрации СО2 не изменяется если не увеличивать влажность. В случае увеличения влажности способность системы фотосинтезировать возрастает по экспоненте с увеличением концентрации СО2

Поскольку биопромышленный кластер есть система из двух принципиально различных по функционированию и структуре компонент, т.е. естественного и искусственного (механизм-организм как целое), где система человек-машина есть частный случай, нужно продумать принципы взаимодействия, приводящие к усложнению естественного компонента в процессе взаимодействия естественного и искусственного при постоянном приросте продуктивности естественного компонента и уменьшении работы на получение избыточной продукции. Отбор избыточной продуктивности системы есть способ регуляции её состояния.

Естественнонаучные прорывы выносят нас к новым границам знания, меняют наше представление о законах развития и существования мира. Революционность естественнонаучных прорывов приводит к изменению окружающей нас привычной действительности. Благодаря технологии естественнонаучного прорыва, возникает ситуация, в которой теоретическое знание и технологии не только многократно опережают в своём развитии гуманитарные науки, но и запускают механизм социокультурного регресса.
Прикладные технологии, развивающиеся в результате выхода к новым границам знания, направлены на увеличение удобства коммуникации и действия человека, снижение риска для жизни, при этом забывается его биологическая природа. Любое живое существо должно подвергаться «проверке на прочность» для развития и закрепления навыков работы в экстремальной ситуации, а так же нормального функционирования систем и органов. Социальная природа человека так же подвергается регрессу, поскольку благодаря современной технике снимаются рамки социального группового поведения, направленного на выживание группы и вида в целом.
Меняется сама стратегия выживания. «Социальность» подменяется «стадностью» и «стайностью» с преобладанием одиночных систем выживания. Понятие «общности» базируется теперь не на самоотождествлении с родовой группой или этносом, и не на принадлежности к группе единомышленников, а выстраивается по отношению к возможности «взаимопользования». Вместо семьи – сексуальное партнёрство, вместо дружбы – взаимовыгодное сотрудничество, вместо гражданства – контрактное служение и космополитизм. Какое отношение к этому имеет знаниевый прорыв? К сожалению, большинство населения не имеет непосредственного отношения к исследованию границ знания, но является пассивным пользователем технологических инноваций. Происходит присвоение результата без деятельностного участия в процессе создания. При этом подменяется цель внедрения инновации с функциональной на материально-финансовую. Человек вместо использования очередного инструмента для саморазвития получает лишнюю порцию комбикорма для самости.
…
Морально-этические аспекты применения нового знания, обычно не рассматриваются при анализе последствий изменения естественнонаучных представлений. Более того, гуманитарные последствия расширения сферы естественнонаучного знания не могут быть спрогнозированы на этапе работы на границе естественнонаучного знания.
…
Для устранения конфликта между развитием естественнонаучного и гуманитарного знания, важно выделить такую область человеческого знания, в которой естественным образом соединены оба направления. Нужно увидеть область знаниевого контакта, найти непротиворечивое направление развития и простроить схему переопределения векторов развития естественнонаучного знания на основании полученной картины.
…
Эта область непротиворечивой целостности естественнонаучных и гуманитарных проблем характерна для биологии, как области наук о живом. Именно успехи в молекулярной и клеточной биологии обнажили проблемные аспекты, как применительно к естественнонаучной, так и гуманитарной плоскостям биологического знания. Именно проблемы сохранения биосферы – проблемы экологии и необходимость «биологизации» сознания диктуют требования к технологиям настоящего и развитию технологий будущего.
…
В своём стремлении в открытый космос человек забывает, что находится на борту уникального космического корабля, движущегося во Вселенной. Жилой отсек Солнечной системы – планета Земля. Для любого человека, жившего в условиях космической станции, мысль об умышленном разрушении или загрязнении жилого модуля кажется дикой, по причине опасности для собственной жизни. Уникальность планеты Земля, как жилого модуля космического корабля, заключена в отсутствии любых неудобств космической станции (кроме метеоритной опасности). При этом, экипаж Солнечной системы безостановочно разрушает свой жилой отсек и одновременно ищет возможность воссоздать условия жилого отсека во вспомогательных или технических отсеках корабля! Предложите экипажу МКС выполнить такую задачу. Что вы услышите в ответ? Прежде всего – правду о себе и о предложенной авантюре. ?
Даже в книге Вачнадзе «Королёв ХХI – век» мысль о деградации биосферы является, на мой взгляд, лишь литературным приёмом для введения читателя в проблематику естественнонаучного знания без его биологической составляющей. Конечно, я согласен с термином «наукоцентризм общественного сознания», данным Вачнадзе во вступлении ко второй главе своей книги. Бездуховность и невежество есть результат доминирования естественнонаучного развития над гуманитарным. Это в той же мере опасно, как и обратная ситуация – гипертрофия гуманитарной составляющей в ущерб естественнонаучной. Однако, призыв автора «направить средства и знания на изучение законов Природы с целью оказать максимальное содействие её восстановлению, на духовное обновление человека, воспитание в нём умения жить в равновесии с Природой, частью которой он является сам и тем самым предотвратить гибель человеческой цивилизации», остаётся лишь призывом.
В какой-то мере, поиск новых источников энергии, перекликается с призывами об «экологической чистоте», но и сам автор упоминает некий «экологически чистый» генератор энергии, секрет которого держится в тайне пользователем, что объясняется возможными катастрофическими последствиями для Земли при массовом внедрении подобного «экологического метода» получения энергии.
В тоже время в биосфере нет проблем с получением и переводом энергии солнца в энергию химических связей с последующим её использованием. Природа использовала конструкцию электромагнитного мотора задолго до появления многоклеточности (несократимая система роторного мотора жгутиковой бактерии)! Единственным механизмом, «не найденным» в природе, является колесо (хотя скручивание колесом позволяет гусенице одной предгорной бабочки за счёт качения со склона уйти от преследователя ?). Даже проект космического лифта был бы неосуществим без разработки кевлара – волокно которого, создано по аналогии с белком паутинной нити! Таким образом, ответы на вопросы современной науки могут содержаться буквально «у нас под носом», но чтобы увидеть ответы на них необходимо качественное изменение в направлении развития современной науки. Не в «крупномасштабных космических исследованиях» можно найти решение современных проблем человечества, а крупномасштабных исследованиях живой планеты – собственного дома.
Конечно, в качестве ещё одной сверхзадачи, освоение космоса (полёт на Марс, планетарные базы на ближайших планетах земной группы и т.д.) способно поднять экономику страны за счёт сборки отраслей вокруг единой сверхзадачи, однако выбор сверхзадачи может быть фатален для человечества, если вектор поиска направлен от Земли.
Даже в сказках счастье ищут «на стороне», а находят - вернувшись домой.
…
Согласно работе В.С. Стёпина «Теоретическое знание» в основу развития современной западной цивилизации положен принцип «деятельностно-активного» отношения человека к природе, которому противопоставляется принцип восточной цивилизации – «У-ВЭЙ» или, в переводе, «не-делание». На мой взгляд, это противоречит истине, т.к. принцип «У-ВЭЙ» - способ активного действия в границах не нарушения гармонии природы, а не «бездействие» в понимании отсутствия всякого действия. Эти принципы (Востока и Запада) противопоставимы лишь в отношении к путям деятельного познания. (Восток: созерцание – осмысление – действие (на созидание; Запад: действие (через и на разрушение) – созерцание – осмысление).
…
П.м.м., нужно думать над вопросом: что определяло целостное неделимое представление о мире на востоке и в чём был ущербен запад, заполняя лакуны научным познанием? Я не отрицаю значение периода античности в становлении научной формы познания. Я всего лишь хочу понять, как произвести синтез целостного восприятия мира и какое место в целостном восприятии должно быть у разрозненных научных знаний, когда даже внутри одной области знаний специалисты не всегда понимают язык друг-друга.
Как учёный XVII века должен был заниматься натурфилософией, внося изменения в картину мира, так учёный XXI века должен соизмерять последствия своей научной деятельности по отношению к основным проблемам современности.
…

Объяснением к карте экологических проблем я, в какой-то мере, изложил в презентации «Эргономика приусадебного хозяйства» и тексте к ней.
Вместо «хищнического природопользования» я стараюсь построить собственное взаимодействие с окружающей средой в стратегии «разумного, экологического землепользования». Обе эти стратегии развития взаимоотношений со Средой приводят к «терраформированию», т.е. направленному изменению биосферы, однако, стратегия «хищнического землепользования» приводит к обеднению биосферы, в то время как стратегия «разумного землепользования» - это стратегия формирования ноосферы, максимальной по насыщенности видами и количеству получаемой биомассы.
Примером удачного направленного терраформирования может считаться изменение микроклиматических условий за счёт обогащения акклиматизированной флорой побережья Чёрного моря, ныне курорты Сочи, Адлер, Пицунда. Первоначально в этих местах с влажным и тёплым климатом свирепствовала малярия (правда ныне мало кто про это помнит). Огромная работа по акклиматизации растений, обогащающих воздух эфирными маслами направленному изменению ландшафта, привела к формированию уникального микроклимата с оздоравливающим эффектом. Так сказать, морской воздух и эфирные масла эвкалиптов в одном флаконе ?.
Технология no till, - посадка бобовых или зерновых культур без предварительной вспашки, может являться вторым примером разумного природопользования. Снижение себестоимости посадки и выращивания культурных растений при увеличении урожайности полей и обогащении почвы органическими веществами позволяет либо сократить площади посадок при сохранении урожайности, либо увеличить урожайность без изменения площади посадок. Спутниковый мониторинг роста и развития культурных растений позволяет не только спрогнозировать урожайность, оптимизировать сроки уборки, но и внести изменения в карту посадок, учитывая оптимальные микроклиматические условия для каждой культуры, используемой в севообороте.
Эти примеры показывают, что концепция разумного землепользования ни к коей мере не направлена на снижение хозяйственной деятельности человека, но меняет её направленность с разрушающей на созидающую. Более того, для действительно разумного землепользования необходимо привлечение высокотехнологических отраслей промышленности и создание новых отраслей или реорганизации существующих.
Разумное землепользование строится на изучении естественных векторов развития биосферы, смены биоценозов, трофических сетей сообществ, моделировании воздействия человеческой деятельности, прогнозировании последствий и выборе оптимальной стратегии, основными критериями которой являются:
• Прирост продуктивности во всех звеньях биогеоценоза
• Безотходность технологий природопользования
• Усложнение внутрибиоценотических отношений за счёт усложнения биоценоза
• Минимизация затрат ресурсов и их самовосстановление
Стратегия разумного землепользования исключает возможность загрязнения Среды. Под «загрязнением» понимается накопление биологически не редуцируемых продуктов жизнедеятельности человека более не используемых им. Это не исключает, к примеру, использование искусственно синтезированных полимеров, но обязывает разработать варианты микробной редукции пластиков по истечении их срока годности или иных вариантов переработки (световая редукция, терморедукция), или разрабатывать способы их принудительной рециркуляции вне биологических механизмов обмена веществ и энергии.
К сожалению, глобальное изменение стратегии природопользования возможно лишь при построении новой энергетики, не связанной с использованием ископаемых видов топлива (газ, нефть, каменный уголь, торф). В целом, вся система экономики должна строиться на ином принципе. Не на принципе финансовой выгоды, а на основе стратегии выживания человека, как вида и биосферы в целом.
Единственная отрасль экономики, которая уже сейчас может и должна быть реорганизована, - это производство ядохимикатов и химических удобрений. Основой этого сегмента химического производства является игнорирование биологических механизмов регуляции численности вредителей и биогеоценотической основы плодородия.
Превратное представление об антропоцентризме, сформированное внутри стратегии хищнического землепользования можно противопоставить не менее эгоистичному, но конструктивному антропоцентризму стратегии разумного землепользования. Человек формирует мир под свои нужды, вот только то, что нужно ему, это, прежде всего, сохранение и преумножение ресурсов планеты (к поверхности которой он привязан).
Призывы «зелёных» не несут в себе конструктива, поскольку являются противовесом внутри стратегии хищнического землепользования. И обычные разговоры о нанесении вреда себе или Среде не выходят за рамки привычного представления о стратегии развития человеческого общества. Более того, кластерные модели развития регионов без привязки к Среде и просчёта воздействия на развитие биоценозов региона лишь усилят напряжённость биоценозов и приведут к скорейшей деградации экосистем, т.к. экосистема региона, испытывающая критическое воздействие одного или двух факторов при отраслевой экономике, при образовании экономического кластера будет испытывать критическое воздействие одновременно большого числа факторов.
Так, в зонах захоронения радиоактивных отходов формируется биоценозы из видов наиболее радиорезистентных. Популяция полёвки серой сменяется на популяцию полёвки рыжей (в частности, если правильно помню результаты наблюдений за ЗСР-ами). Но, в целом, включаются механизмы компенсации и биоценоз не страдает. Если же к радиационному воздействию прибавить инфразвуковое, плюс токсическое, сочетанное действие негативных факторов приведёт к элиминации ряда видов и деградации биоценоза.
Ещё одна закономерность. Интенсивность критического воздействия факторов по отдельности будет много больше интенсивности критического воздействия каждого фактора при их сочетанном действии.
Термины «экосистема» и «биоценоз» отражают соответственно структуру и функции кластера Среды. Без учёта кластерности биосферы не реально, на мой взгляд, строить промышленно-экономические кластеры, т.к. не будут созданы единые кластеры ноосферы.
Т.о., изменение стратегии развития с хищнической на разумную естественным образом прерывает «порочный круг» экологических проблем. Решать же экологические проблемы внутри стратегии хищнического землепользования не имеет смысла. «Решение экологических проблем», как это нынче принято, до боли похоже на современные способы аллопатии: лечим почки и губим печень, лечим печень - губим сосуды и т.д.
Ключ к решению экологических проблем сокрыт в создании единой теории Земли, как живого существа. Сможем ли мы занять по отношению к Земле предначертанное в Писании место, или до собственного вымирания будем «разделять и властвовать»?

Как понимать определение «жизнь есть свойство существования белковых тел»?
В 19 веке жизнь определяли как свойство особого вещества – клеточной протоплазмы. Отсюда развитие методик фракционирования протоплазмы с целью выделения универсального носителя совокупности свойств – «протеина».
Протеин – философское обозначение единицы живого вещества. Белок – химический класс веществ. В результате ложной гомологии между протеином и белком, вопрос о «сущности жизни» стали сводить к изучению свойств белка.
Т.к. химический состав белка оказался тривиален, стали рассматривать жизнь как следствие особого физического состояния (биофизика). Применение законов равновесной ТД к живому показало, что живое имеет особые свойства, т.е. не подчиняется закону возрастания энтропии (хаотичности). Жизнь стали рассматривать как устойчивое неравновесное состояние молекул. Доказательство верности исходного принципа означало бы доказательство следствий (свойств и проявлений жизни).
Прямое отношение к изучению вопроса отличия живого от не живого имеют: ТД необратимых процессов, теория информации, физика и физхимия супрамолекулярных систем, биофизика и биохимия (преобразование энергии в организме - биоэнергетика, биофотоника).
Что является причиной неравновесности не живых систем? Это кинетические барьеры, препятствующие выполнению начал ТД равновесных процессов.
Что является причиной неравновесности живых систем? Постоянное возобновление ТД потенциала и постоянное удаление от состояния равновесия.
Принцип неравновесности Бауэра основан на ТД сопряжённых процессов и механизмах обратных связей в сложных процессах.
Основы биологической ТД заложены в работах Г.Калькара и Ф.Липмана 1939-1941гг. Ключевая роль обратных связей в биохимических и биологических процессах признана в 40-х г.г. 20 века под влиянием исследований Н.Виннера и создания кибернетики.
Что же такое «протеин»? По Бауэру «протеин» должен обладать свойством устойчивого неравновесия. Что на современном уровне знаний в биологических системах соответствует принципу устойчивого равновесия?
Как соотносятся эти системы с Бауэровской идеализацией «протеин»?
Биохимия. Переход свободной энергии катаболизма в энергию фосфатных связей с последующим использованием энергии в анаболизме. Постулируется первичность фосфатных связей в качестве энергетической молекулы. Но АТФ не может быть тем «протеином», о котором говорил Бауэр, т.к. свойства живого не ограничиваются возможностями распада-синтеза фосфатных связей. Более того, остаётся вопрос, как АТФ, обладая энергией связи в 8 ккал/моль, может являться аккумулятором свободной энергии в клетке?
Квантовая биофизика. В метаболизме важнейшие процессы идут через образования ЭВС (электронно-возбуждённых состояний) в результате автоокисления белково-липидных комплексов. Функционирование ЭВС в тканях животных замаскировано отсутствием у ферментов групп излучателей с высоким квантовым выходом и высоким КПД использования энергии ЭВС в метаболических реакциях (однако сверхслабое свечение живых клеток, тканей, органов известно давно). В качестве доказательства - открытие Б.Чансом (1968) ЭВС у всех ферментов дыхательной цепи живых функционирующих митохондрий. Одна молекула АТФ запускает в фосфолипопротеинах СРО с образованием ЭВС с энергией 85 ккал/моль, что соразмерно энергии образования пептидной связи (60-90 ккал/моль).(Журавлёв А.И. «Двухуровневая биоэнергетика животных» лекции по квантовой биофизики М2006 стр.125).
При этом нужно отметить, нативные белки и нуклеиновые кислоты не излучают, т.е. не теряют ЭВС за счёт выделения энергии в виде излучения. «Биополимеры отобраны в процессе эволюции на этапе абиогенного синтеза как системы, активно поглощающие энергию солнечного излучения и переходящие в ЭВС, не теряющие энергию через излучение и с максимальной эффективностью трансформирующие её для движения и биосинтеза» (А.И.Журавлёв, квантовая биофизика стр.82. М2006).
Мне кажется, что фосфолипопротеины ближе к идеализации «протеин» по Бауэру, однако вопрос: на сколько эта система работает iv vitro, как и iv vivo? Т.к. нативные белки не излучают, а после выделения и лиофилизации начинают светить в растворах, значит Бауэровское «…все и только живые…» в данном случае сохраняется.
Мембранология, биофизика мембран. Постоянство состава, гомеостаз клетки, её обособленность от среды. Ионные насосы (калий-натриевый), работают энергозависимо (нужна затравка в виде АТФ с последующим появлением ЭВС белков мембраны). В результате работы ионного насоса возникает электрохимический потенциал. Это свойство проявляется только в живых клетках. Т.е. свойство устойчивого неравновесного распределения концентрации ионов есть свойство живого. Но это не Бауэровский «протеин», если не брать во внимание наличие ЭВС в вистеме ионных каналов.
Биохимический ферментный катализ. При избыточной концентрации субстратов молекулы фермента находятся в устойчивом, постоянно возобновляемом состоянии (ч.сл. принципа устойчивого неравновесия по Бауэру), однако подобное равновесие лишено биологической специфичности.
Осталось немного - подумать, как изложенные факты позволяют подойти к пониманию «что такое жизнь».

Взгляд профана на проблемы биологической области знания через призму эволюционных теорий. (Сумбурные размышления).
Первая проблемная точка – переход от молекулярного уровня организации материи к клеточному. В данной точке закономерно поставить вопрос, как системы подчиняющиеся законам термодинамики, преодолевают их, более того, меняя знак энтропии на противоположный? Т.о. эта точка, которой занимается в настоящий момент химия супрамолекулярных систем. Можно сослаться на Александра Ивановича Коновалова, ак. РАН, АН респ. Татарстан, вицепрезидент Российского химического общества им. Д.И.Менделеева. «Жизнь – это способ существования супрамолекулярных систем» Хим.соединения обладающие свойством селективности , т.е. проторецепторностью (Ч.Дж.Педерсен 1967 – краун-эфиры, Ж.-М.Лен 1969 - криптанды, Д.Дж.Крам 1973 – сферанды).
Здесь стоит отметить Лекцию А.И.Журавлёва «абиогенный фотосинтез», в которой он в частности говорит: «…любое усложнение молекул есть увеличение упорядоченности, уменьшение хаоса, энтропии системы. В открытых системах уменьшение энтропии приводит к увеличению времени жизни и, следовательно, к накоплению более сложных молекул. Этот термодинамический закон и действовал не статистически, а направленно-детерминированно – ускоряя усложнение». (лекции по квантовой биофизики ч.2-я стр.233). Это не позволяет понять момент перехода от молекул к клеткам, однако указывает на детерминированность процесса усложнения, условиями для которого является наличие жидкой бескислородной среды и постоянное облучение.
Вторая проблемная точка – возникла ли жизнь из одной формы клеток или с момента образования клеточного уровня образовалась клеточная биосфера с различными видами бактерий?
Известно существование т.наз. бактериальных матов – сообществ бактерий, которые представляют собой простейшие экосистемы, к примеру: Сообщество, найденное в Баренцевом море: «…Подальше от центра вулкана, под сульфидокисляющими бактериальными матами, было обнаружено сообщество, состоящее из сульфатредуцирующих бактерий и архей, окисляющих метан. Сообщества подобного типа были известны и ранее. Бактерии и археи в таком сообществе образуют единую симбиотическую систему, в которой окисление метана неразрывно связано с восстановлением сульфата (CH4 + SO42– = H2S + CO2). Это симбиотическое сообщество, в свою очередь, находится в симбиозе с расположенным над ним бактериальным сульфидокисляющим матом: Beggiatoa снабжает «соседей снизу» сульфатом, получая в обмен сульфид. Однако археи, входящие в состав данного сообщества, относятся к ранее неизвестной группе. Это было установлено по нуклеотидным последовательностям генов 16S рРНК, выделенных из проб. Второй компонент сообщества — сульфатредуцирующие бактерии — тоже относится к новой разновидности, которая, однако, близка к известному роду Desulfobulbus. Уникальное анаэробное метанокисляющее сообщество живет только в самом верхнем слое грунта толщиной 3-5 см, непосредственно под бактериальными матами, поскольку глубже сульфаты не проникают.» Источник: Helge Niemann et al. Novel microbial communities of the Haakon Mosby mud volcano and their role as a methane sink // Nature. 2006. V. 443. P. 854-858. Так же см Дис. К.б.н. Намсараев Зоригто Баирович «Микробные сообщества щелочных гидротерм» М.2003.
Наличие бактериальных матов в условиях близких к гипотетической атмосфере начала развития жизни является аргументом в пользу возникновения простейших экосистем на самом раннем этапе образования живого (вероятно ещё на стадии эволюции супрамолекулярных коалиций).
Третья проблемная точка – переход от доядерных (прокариот) к ядерным (эукариотам). Казалось бы, за счёт исследований 16SРНК хлоропластов и митохондрий, гипотезе многократного эндосимбиоза становится очевидным происхождение органоидов эукариотической клетки, однако это не объясняет появление ядра в клетке-носителе и не может ответить на вопрос: как появилась клетка-носитель, обладающая ядерной оболочкой. «ПРОИСХОЖДЕНИЕ ЭУКАРИОТИЧЕСКИХ КЛЕТОК» (КУЛАЕВ И. С. , 1998), Игорь Степанович Кулаев, проф. Каф. Молек. биологии МГУ им. М.В. Ломоносова, член-кор. РАН., зав. отделом ИБФМ РАН.
Четвёртая проблемная точка - происхождение метазоа, т.е. многоклеточных.(особенно интересно о трёх уровнях индивидуальности живого там же).
Наиболее интересными в данном аспекте животными являются примитивнейшие формы, к примеру Трихоплакс – единственный представитель, на сколько я знаю, типа Пластинчатых . Представляет собой двухслойное амебовидное многоклеточное плоское образование, размножающееся делением. Впервые был обнаружен в аквариумах с солёной водой. Расшифровка митохондриального генома этого существа поставила под сомнение первичность его примитивности.
Пятая проблемная точка (для меня вопрос) – происхождение хордовых.
Казалось бы, чего тут может быть не решённого. В учебниках пишут о происхождении хордовых от предков многощетинковых червей и т.д. Но мне всё равно остаётся непонятным, для чего использовались два варианта скелета – внешний (высшие беспозвоночные) и внутренний (хордовые).Далее не ясно, какое преимущество у хорды на стадии образования приобрели первичные хордовые в сравнении с червями? (В. В. МАЛАХОВ, МГУ 1996 г. )
Теперь предлагаю посмотреть, как выглядят макроэволюционные изменения, связанные с переходом от уровня организации к уровню организации согласно некоторым гипотезам эволюции.
Д.А.Шабанов
«Опровергнута ли теория эволюции?» «Нынешнее время — период кризиса СТЭ и, вероятно, зарождения третьего синтеза. Каким будет этот синтез — тема для самостоятельной серии работ. Автор убежден, что, кроме прочего, составными частями нового синтеза должны стать эпигенетическая теория М.А. Шишкина, экосистемная теория В. А. Красилова, неосальтационизм Р. Гольдшмидта, концепция видового мономорфизма С. С. Шварца, Ю. П Алтухова и Х. Л. Карсона, концепция прерывистого равновесия Н. Элдриджа и С. Гулда и другие.» Сюда же.
Кризис СТЭ, по моему мнению, заключается именно в том, что СТЭ не может объяснить именно переходы между уровнями организации живого. Если в отношении переходных форм между различными таксонами уровня типа и ниже, можно дискутировать, то вопросы перехода между уровнями организации остаются, на мой взгляд, далеки от понимания. В то же время ряд исследований говорит о крайне быстром протекании эволюционного процесса (Невольно возникает вопрос: почему эффект эволюционных преобразований на экологические процессы был выявлен только недавно? По-видимому, одна из причин — это недооценка того, что эволюция может в течение короткого времени протекать очень быстро, но затем остановиться (состояние стазиса) или же изменить направление на противоположное. Чем более продолжительный интервал времени мы рассматриваем, тем сильнее сказывается эффект усреднения, маскирующий процессы, реально происходившие на коротких отрезках времени. Это на самом деле отмечалось уже не раз, в частности в исследовании Хендри и Киниссона (Hendry, Kinisson. The pace of modern life: measuring rates of contemporary microevolution (PDF, 1,7 Мб) // Evolution, 1999. V. 53. P. 1637–1653).)
Теперь необходимо сделать маленькое отступление от темы, для того, что бы ввести понятие материи, сущестующей в форме вещества, энергии и поля в их взаимопревращении и взаимопорождении. Понятием материя не пользуются биологи. Всё развитие биологии строится на веществе, его структуре и функции. Не в этом ли сокрыта причина непонимания как механизмов межуровневых переходов, так сложности порождения самого понятия жизнь?
Используя допущение о том, что живое, как любой материальный объект, имеет своё проявление не только в веществе, но и в энергии, и в поле, основываясь на гипотезе Ситькоо живом, как 4-м уровне квантовой организации материи («В основе квантовой Физики Живого лежит определение живого (в его отличие от мертвого - неживого) как четвертого уровня квантовой организации природы (после ядерного, атомного и молекулярного уровней). Самосогласованный потенциал каждого живого объекта формируется в соответствии с геномом по лазерному типу в мм-диапазоне длин волн. Такое представление о живом, основанное на теоретических соображениях, клиническом материале и прямых экспериментах, позволяет по-новому взглянуть на фундаментальные проблемы биологии и не только...»), переход от уровня организации к уровню организации можно описать как Гегелевский закон перехода количества в качество. Относительно данного случая он представляет собой перераспределение полей (в мм диапазоне длин волн), излучателем которых является ДНК-белок-вода в структуре живой клетки, приводящее к деформации структуры энергетического каркаса с последующим изменением анатомии и физиологии объекта. (как гипотеза).
Пока всё.

Тема: «Новые научные идеализации и понятия в преподавании биологии для старшего звена средней школы».
(Какие «дыры» в преподавании биологии не позволяют залатать «дыры» в научном знании, или к чему привела идеологизация предмета биология).
1. Есть ли в преподавании биологии в школе и биологии как науке знание и откуда это видно?
2. Каким должен быть подход к существующему предметному биологическому зна-нию и почему его необходимо менять? (обновление формы представления)
3. Какие проблемы должны быть актуализированы в преподавании биологии и по-чему? (обновление материально-предметного содержания) и требования биоло-гической науки к преподаванию биологии.
4. Нужно ли в школе выявлять структуру предметного знания и категориальное мышление и, если да, то почему это необходимо? (передача структуры знания, как вариант обновления содержания образования).
Введение.
Несмотря на колоссальные успехи современной биологии в изучении структурной орга-низации живого, дифференциации самой области биологического знания, применение современных аппаратных методов исследований, требующих от оператора приборов вы-сокого уровня образованности, биология, как наука, в последние 50-60 лет не сумела со-вершить революционного скачка в области понимания законов существования живого. Биология не смогла создать de novo, или воссоздать, т.е. повторить создание живого в его существующей форме из не живого вещества. Не имеет она точных ответов на вопросы о возникновении и развитии жизни.
Одной из причин, по которым биология оказалась не способна дать свой ответ на тайны мироздания, спрятавшись за описанием конкретных механизмов функционирования живого, является разрыв между преподаванием биологии и требованиями самой биологической науки, предъявляемых образованию. Для выявления причин существующего разрыва между научной биологической практикой и системой преподавания биологии, следует последовательно ответить на ряд вопросов, обсуждению которых посвящена эта статья.
…
Есть ли в школьной практике преподавания биологии и биологии как науке знание и откуда это видно?
1. На чём строится знание в биологии.
Т.е., a priori, знание в биологии, как науке, есть, но основой для него является сам фено-мен существования реальных живых объектов, для объяснения которого создаются гипотезы и теории. Т.о., объектом изучения в биологии является живое существо. Изучая живое, как объект, специфическими для биологии методами, биология имеет перед собой цель – сохранение жизни объекта изучения, т.е. сохранение феномена, для которого в биологии нет построенного понятия. Именно это является основным парадоксом современной биологии, в разрешении которого биологи не заинтересованы. Попытаюсь пояснить это высказывание.
В истории развития биологии можно условно выделить несколько этапов (именно услов-но, т.к. классификация и систематика создавались параллельно изучению структуры и функции, и до сих пор исследования функционирования сопутствуют изучению процес-сов):
• этап классификации и систематики живой природы (в который определялось место объекта, выстраивалась иерархия объектов изучения);
• этап изучения структуры (основным вопросом для которого было определение анатомо-морфологических особенностей объекта);
• этап определения функционального назначения структур (закрепляющий за каж-дой структурой строго определённые для неё функции и открытие соответствия формы (структуры) содержанию (функции));
• этап изучения функционирования, т.е. механизмов выполнения возложенной функции, для полного видения которого необходим
• этап изучения процессов, происходящих на молекулярном уровне, описываемом языком биофизики и биохимии.
Одной из наиболее увлекательных тайн мироздания является тайна возникновения и развития жизни. Эволюционные теории развития жизни, теории самозарождения жизни – разве не подтверждают фундаментальность биологии? Этот факт не нуждался бы в подтверждении, если бы не один вопрос: можно ли считать научной теорию происхождения феномена, понятие которого в науке отсутствует? Если понятие «жизнь» в биологии нет, как можно строить теории происхождения жизни? Тем не менее, не видя в этом причин для беспокойства, работа над теориями, объясняющими происхождение и эволюционное развитие «непонятно чего» ведётся биологами с энтузиазмом фанатиков.
Большинство биологов, работающих на базовом - молекулярном уровне организации живого, склонны считать свои работы вкладом в биологию, как фундаментальную науку. Но я специально не называю молекулярный уровень организации «базовым», т.к. эти понятия не синонимичны. Фундаментальность в науке не определяется через изучение структурных основ объекта. Фундаментальность в науке определяет наличие основополагающих понятий, характерных только для этой науки и основополагающих теорий, определяющих направление развития биологического знания. Исследование же молекулярного уровня ведётся на основании базовых понятий для химии и является аналогом детской игры в кубики, правда с недетскими последствиями…
Сама по себе «игра в кубики» на молекулярном уровне организации объекта приводит к изменению его структуры, появлению новых функций. Получение исследователем объекта, обладающего новыми свойствами на уровне базовых процессов функционирования, подразумевает изменение отношений объекта со средой, с совокупностью существующих форм живого. Последствия такого изменения неопределенны. На чём основано последнее высказывание? Последствия получения генетически модифицированных организмов в логике современной биологии лишь в появлении живого объекта с заранее заданными свойствами. Представления о структуре и функции живого позволяют с уверенностью утверждать о «безопасности» проделываемых механических манипуляций на молекулярном уровне. Перефразируя поговорку, «переварится ГМ-продукт – ничего не будет» ?. С другой стороны, биология не может ответить на вопрос: как генетическая модификация живого отражается на жизни, как феномене, т.к. не способна определить само понятие «жизнь». В этом и заключена неопределённость последствий «игры в кубики».
Знание о чём получает биолог, в процессе всё большей дифференциации науки?
Начиная с этапа изучения структуры, изучение которой происходило и происходит на анатомическом материале (т.е. на неживом объекте), жизнь являлась помехой для исследователя. В дальнейшем, всё больше и больше расчленяя первичный объект изучения, углубившись до молекулярного уровня, объектом изучения стали биохимические и биофизические процессы, для исследования которых строились экспериментальные ситуации, не имеющие аналогов в реально существующих живых объектах. К примеру, исследовалась динамика спонтанной хемилюминесценции альбумина в присутствии олеиновой кислоты при нагревании образца свыше 60?С, что на самом деле являлось изучением процесса жарки яичницы на сковородке ?. Из приведённого примера видно, что соотнесение предмета исследования с феноменом жизни (даже на уровне интуитивного представления о феномене) выявляет абсурдность проведения эксперимента. Именно по этой причине «жизнь» мешает проведению исследований, именуемых в современной биологии «фундаментальными», где фундаментальность определяется не вкладом в определение границы биологического знания или решением проблем современной биологии, а как исследования на молекулярном уровне организации живого объекта, в точке размывания границы живого и не живого.
Таким образом, не правомерно определять биологию, как науку о жизни. Биология является наукой о живых объектах, но не способна определить само понятие «жизнь».
2. Как это представлено в преподавании биологии в школе.
Собственно говоря, в школе не выявляется разрыв между интуитивным мироощущением обучающихся в отношении предмета преподавания и отсутствием проработки базовых понятий «науки о жизни». Не выявляется существующий разрыв между реальными теориями в биологии и теоретической догматикой предмета. Не демонстрируется описательный характер биологии. Если снять методическую шелуху, биология, как школьный предмет, решает следующие задачи:
• Готовит идеологическую платформу, что носит гордое наименование «формирова-ние научного мировоззрения учащихся»,
• Транслирует набор абсолютно не нужных для 90% обучающихся сведений,
• Для оставшихся 10% сообщает сведения, необходимые для сдачи ЕГЭ и поступле-ния в институт.
Можно ли считать, что схема преподавания биологии в школе, в основе которой лежит эволюционная догматика, формирует научное мировоззрение? Догматы не оставляют места сомнению, а следовательно, возможности возникновения новых гипотез вне рамки общепринятого биологического катехизиса. Именно в этом заключена причина отсутствия решения практических задач, требующих пересмотра сложившихся представлений в науке. Пройдя через годы идеологической подготовки, выпускники школ, в своём большинстве, становятся не способны к видению прорех в ткани биологического знания.
В качестве чего нельзя рассматривать предмет биологии в школе?
1. В качестве идеологической кузницы, утверждающей устаревшие постулаты в виде догм в сознании учащихся (думаю, данное утверждение не нужно пояснять?)
2. В качестве «кузницы кадров» для новомодных направлений «детской игры в кубики» с не детскими последствиями (генной инженерии, клеточной инженерии, молекулярной биологии), т.к. без определения базовых понятий и развития теоретической биологии эти эмпирические игры ничем не отличаются от гадания по внутренностям. ?
…
Каким должен быть подход к существующему предметному биологическому знанию и почему его необходимо менять? (обновление формы представления)
Главной задачей преподавания предмета биологии в средней общеобразовательной школе должно стать «проживание» учащимися факта целостности биосферы и «неслу-чайности» всех её компонентов.
Подобное «проживание» не возможно без постановки проблемных вопросов, без обуче-ния поиску способа для изменения ситуации незнания, без обучения анализу изменения ситуации.
Анализ предметного материала должен выявлять границу существующего знания. Более того, у учащихся должна быть возможность принимать деятельностное участие в преодо-лении границы, что не возможно без привлечения к совместной преподавательской или экспертной деятельности учёных, работы которых в настоящий момент выходят за рамки устоявшихся канонов биологии и выявляют проблемные зоны современного биологиче-ского знания.
Очевидно, что существующий предметный материал нуждается в переструктуризации в пределах предмета, для упрощения решения поставленной задачи. Преобладание в учебниках биологии данных по систематике и строению «классических» представителей различных таксономических групп лишено смысла в контексте поставленной задачи, если не акцентировать внимание учащихся на нерешённых вопросах современной биологии, не выявлять исключения, не вписывающиеся в общепринятые теории, которые самим своим существованием указывают на проблемный характер биологического знания.
Но, оставаясь в рамках дифференциации биологических наук, увидеть целостность крайне сложно. Так, определяя запас семян для самовоспроизводства хвойного леса, группа ботаников, основываясь на статистических данных по количеству заложенных семян на гектар леса, определила, что годового количества семян хватит для воспроизводства леса на данном гектаре в течение 25 лет. При этом не было учтено количество зерноядных лесного сообщества, влияние климата и микроорганизмов на сохранность семян и т.д. При детальном изучении данного вопроса было выяснено, что годового запаса семян в хвойной подстилке не покрывает необходимость воспроизводства гектара леса даже на год. Подобный вывод был сделан зоологом, работающим в отделе ботаники. ? Этим частным примером я хотел показать ограниченность дифференциального подхода и неспособность такого подхода дать понимание о биосфере, как целостности и, как следствие, не способного решить поставленные перед биологией задачи.
Если принять во внимание, что практической целью этой работы было определение воз-можности тотальной вырубки леса, и заказчик не был заинтересован в отрицательном результате экспертизы, становится ясно, что за потерей видения целого в результате дифференциацией биологических наук, срывается неспособность биологического знания к комплексному рассмотрению практических аспектов его применения.
Поэтому, возвращаясь к необходимости переструктуризации предметного материала, нужно подчеркнуть актуальность преподавания в логике взаимодействия всех компонент биосферы, где систематике и классификации отведено скромное место условного языка, служащего для наименования различных компонент единой совокупности. Это требует отказа от членения курса на курс ботаники, зоологии, анатомии и общей биологии, в то же время, с удержанием классификационной рамки каждого живого объекта.
Какие проблемы должны быть актуализированы в преподавании биологии и почему? (Обновление материально-предметного содержания).
Требования биологической науки к преподаванию биологии.
Существующий предметный материал лишь частично удовлетворяет требованиям биологической науки к образованию, да и то, только в случае его переструктуризации и в той мере, в которой биологию можно определить, как науку о живом. Но становлению биологии, как науки о жизни, выработке не описательной, а понятийной основы этой науки, нет места в преподавании биологии в школе. Причина этого – репродуктивный характер курса биологии средней школы. Для будущего биологической науки, как и для выживания человечества в целом, этого недостаточно.
Основная проблема, которая д.б. решена человечеством – проблема устойчивого воспро-изводства совокупности форм жизни, одним из элементов которой является человек.
Что нужно преподавать в школе на уроках биологии, чтобы сформировать поколение, способное решить эту проблему? Как сформировать образовательную основу для реали-зации такого взаимодействие человек-среда, при котором вносимые человеком измене-ния носили бы позитивный, управляющий характер? Каковы основы взаимодействия человек-среда для образования устойчивой ноосферы? В данном ракурсе вопрос о природопользовании трансформируется в вопрос о направлении устойчивого развития биосферы, причём «что хорошо для биосферы, хорошо и для человека». (Этакий здоровый эгоцентризм ?)
Для решения проблем современности и ответа на поставленные вопросы недостаточно рассматривать биологию, как науку о живом. Тем более, что знание о предмете (живом объекте) даётся в специализированных классах с углублённым изучением биологии, но не в средних общеобразовательных учреждениях. Этого м.б. достаточно, для простого количественного воспроизводства работников НИИ биологического направления и медицинских учреждений, но не может привести к изменению мировоззрения, необходимому для решения проблемы устойчивого воспроизводства биосферы и связанных с этим актуальных практических задач современности.
Проведение исследований в биологии, на любом уровне организации живого, оправданы в той мере, в которой благодаря их проведению удаётся построить фундаментальное понятие «жизнь».
В настоящий момент, запрос биологической науки к образованию может быть сформули-рован как ряд требований, без выполнения которых не возможно решение актуальных проблем современности.
Так, преподавание биологии обязано:
I. Показать проблемный аспект биологической науки, акцентируя внимание учащихся на процессе познания;
II. Выявить необходимость переопределения предмета биологии с «биологии живо-го» на «биологию жизни», как всеобъемлющую рамку биологического знания;
III. Ввести в преподавание биологии материал научно-исследовательских разработок и публикаций, позволяющий продемонстрировать появление базовых понятий и их проработку, для формирования учащимися личностного отношения к месту биологического знания в их мировоззрении;
IV. Через формирование научно-исследовательских и проектных групп учащихся, ра-ботающих над проблемой воспроизводства биосферы, одним из элементов кото-рой является человек, совместно с экспертным научным сообществом, создать ба-зу для развития биологии, как науки о жизни.
Нетрудно заметить, что выполнение всех вышеперечисленных требований подразумевает комплексное преобразование биологии, как учебного предмета, и требует от педагогов переопределения собственного места в системе преподавания и целей преподавания предмета, выработки собственной позиции, относительно проблем современности, сочетания компетентностей биолога педагога, дидакта, методиста, исследователя, проектанта и руководителя проекта.
Какие актуальные практические проблемы современности можно решить с помощью такого подхода?
1. Проблема, возведённая в ранг «экологического закона» ? - «закон необратимого обеднения почв».
2. Производная от первой – проблема обеспечения продовольствием (хоть и не рас-сматривается как биологическая, но основана на незнании в биологии ?).
3. Проблема эпидемий и эпизоотий (если понимать, что массовые заболевания человека и животных есть механизм регуляции численности при превышении числом особей одного вида предельной ёмкости среды обитания).
4. Проблема снижения эффективности антибиотиков в лечении заболеваний (если нет условий для эпидемии, то нет необходимости в радикальных мерах).
5. С эффективностью вакцин не всё так однозначно (но если воспринимать вирус не как болезнетворный агент, а как механизм генетического дрейфа, обеспечиваю-щий увеличение вариантов генома, тем самым увеличивающий вариативность внутри вида, изменится подход к решению проблемы). – полемика «о пользе и вреде вакцинации».
6. Поставить точку в полемике по вопросу безопасности генетической модификации организмов.
7. Установить причины сокращения продолжительности жизни клонированных орга-низмов и причин преждевременного старения.
8. Установить причины синдрома внезапной детской смертности, появляющегося без морфологической или физиологической патологии новорожденного, полном наборе рефлексов новорожденного, т.е. при отсутствии какой-либо причины для смерти.
(Думаю, этот список можно продолжать ещё долго).
Но вводя требования науки в отношении к преподаванию биологии в школе, нужно определить персоналии, ответить на вопрос, кто из исследователей-биологов и биологов-практиков формирует подобный запрос? Чьи фундаментальные исследования (вне зави-симости от структурного уровня организации живого, на котором они ведутся) связаны с парадигмальным сдвигом в биологии, т.е. изменением исходной концепции, доращива-нием или переопределением базовых понятий? Кто, в истории биологии и в современной науке обладает смелостью противопоставлять всей массе ритуальных исследований и публикаций, научный поиск в области базовых понятий биологии, как науки о жизни? Чьи результаты, будучи осмысленно перенесены в преподавательскую практику, способны привести к изменению мировоззрения? Кто не пытается, как большинство биологов, уйти от общих представлений в науке, спрятавшись за описательные «картинки» конкретных механизмов?
Прежде всего, это работа Эрнста Бауэра «Теоретическая биология». В своей работе Э.Бауэр, отмечавший, что "все специальные законы..., которые будут открыты отдельны-ми ветвями биологии,... должны оказаться специальными... проявлениями всеобщих законов движения, свойственных живой материи" (Бауэр, 1935; с.8), определяет «жизнь», как состояние устойчивого неравновесия системы;
А.Г.Гурвич (его работа «Принцип аналитической биологии и теория клеточных полей», издана спустя 37 лет после его смерти (М, Наука, 1991 г.)), отмечавший, что в биологии «…не создано специфических, т.е. ограниченных лишь живыми системами понятий, со-вершенно обязательного для всех них характера» («Теория биологического поля», М., Советская наука, 1944 г.);
П.Г.Кузнецов, («Фотоника» часть 2, гл.3 «Митогенетическое излучение и теория биоло-гического поля А.Г.Гурвича»), отмечавший, что «В эволюции живой природы доминируют процессы, которые приводят к УВЕЛИЧЕНИЮ СВОБОДНОЙ ЭНЕРГИИ, что справедливо для всех форм жизни»;
Важно отметить труд Р. Шелдрейка "Новая концепция жизни" (Rupert Sheldrake A New Science of Life. The Hypothesis of Formative Causation. L. 1985) (сайт автора http://www.sheldrake.org/ ), в котором изложен ряд проблемных моментов для биологиче-ской науки, на которые нельзя ответить, опираясь на существующую парадигму в биоло-гии; - надо читать первоисточник.
Это работы д.б. наук, зав. кафедрой биоорганической химии биологического ф-та МГУ им. М.В.Ломоносова, профессора В.Л.Воейкова, отмечающего, что «в ходе любого развития с необходимостью происходит не только, а, вероятно, и не столько рост “биомассы” сколько повышение степени организации на всех уровнях развития — от биомолекулярного до биогеоценотического». («Витализм: может ли он служить исследовательской программой?» http://www.library.b...at=7&category=7)
Работа руководителя украинского центра квантовой медицины С.П.Ситько, определяющего жизнь, как «четвёртый уровень квантовой организации природы» ( С.П.Ситько, «Фундаментальные проблемы с позиции квантовой физики живого»). – вставить ссылку.
Неполный перечень исследователей и их трудов, приведённый здесь для наглядности, определяет запрос на компетентности учителя биологии, выходящие за рамки возмож-ностей классической системы подготовки и переподготовки педагогических кадров. Но актуальность введения новых научных идеализаций и понятий со всей неизбежностью требует от педагогов большего, чем простого владения материально-предметным содер-жанием.
Нужно ли в школе выявлять структуру предметного знания и категориальное мышле-ние и, если да, то почему это необходимо? (передача структуры знания, как вариант обновления содержания образования).
Здесь стоит отметить, что переопределение биологии, как «науки о жизни», требует вы-явления существующей структуры биологии, как «науке о живом», определении провалов в существующей структуре науки, строгого построения существующих в качестве описательных формулировок биологических понятий. Без выявления структуры биологического знания и переопределения предмета биологии, последняя останется описательной наукой, претензии на фундаментальность которой останутся необоснованными.
Важно не только выявить такие понятия, как «вид», «популяция», «биоценоз», но и опре-делить категории, (к примеру, для используемой в тексте категории «взаимодействие» д.б. определены границы применения… как мне кажется) с помощью которых может быть описаны связи между понятиями, выявить базовый процесс лежащий в основе живой природы (В т.ч. и через формирование базового понятия «жизнь». Определение жизни д.б. более объёмно, чем определение живого существа и там, где заканчивается биологическое определение живого, жизнь, вероятно, ещё продолжается.), в конечном итоге выделить в совокупности живого элементы комплекса и системы, выявить процесс образования отношений, в плоть до образования структурных связей и определить механизм управления.
М.б. совокупность форм жизни и её устойчивость обладает значительной вариативно-стью. Тогда необходимо определить пределы вариативности, при которых данная сово-купность не претерпевает редукции (деградации), связанной с исчезновением человека как вида.

Введение
Результатом экологического проектирования является:
• восстановление нарушенного биоценоза
• переструктуризация биоценоза
• создание антропобиоценоза
• создание полуавтономного агробиоценоза.
Средствами экологического проектирования являются:
• знание о функционировании биоценозов и биосферы в целом
• знание о границах знания и проблемах естественнонаучной и социокультурной плоскостей
• математическое моделирование экологических процессов
• классическое биологическое знание о видовом разнообразии и условиях жизнедеятельности видов
• точное представление о достигаемом в процессе проектирования результате
Поскольку экологическое проектирование включает в себя не только мыследействие, но и деятельность по реализации задуманного, средствами для реализации экологического проекта будут ресурсы (интеллектуальные, технические, технологические, пространственные, финансовые).
Экологическое проектирование включает в себя следующие этапы:
• Составление карты экологических проблем региона
• Выявление структурных связей экологических проблем
• Проработка цели (что должно получиться в результате осуществления)
• Выявление структурных связей внутри получаемого результата (моделирование)
• Разработка пошаговой стратегии реализации (не забываем, что экологическое проектирование это процесс, способный занять от 5 лет до нескольких десятилетий и более)
• Постановка тактических целей и пошаговое моделирование результата
• Пошаговая реализация проекта
Замечу, что в процессе реализации этапы проектирования циклически повторяются (проектирование-выполнение-сравнение с задуманным – «поправка на ветер» - выполнение -… и.т.д.)
Для чего нужно экологическое проектирование: (см. файл «экологическая проблематика естественнонаучных прорывов»).
Восстановление нарушенного биоценоза, как экологический проект.
Время восстановления биоценоза при его нарушении прямо пропорционально степени его деградации. При полном разрушении экосистемы хвойного леса (до уровня земель под вспашку), потребуется много больше времени, чем на восстановление экосистемы хвойного леса при частичной или санитарной рубке.
В какой ситуации восстановление биоценоза можно рассматривать, как проект? Прежде всего, при деградации экосистемы лесной части лесопарков города, поскольку для больших экосистем при естественных гарях восстановление происходит автономно без участия человека.
Обычная работа по восстановлению экосистемы леса ведётся в режиме механической посадки саженцев хвойных пород, выращенных в питомнике. При этом способе посадки формируется ряды одновозрастных деревьев одного вида. Такая механическая посадка, как бы опережает естественный механизм восстановления экосистемы, исключая этапы зарастания гари травами (такими, как Кипрей ланцетолистный) с последующим вытеснением луговых трав биоценозом лиственного леса, который как раз и должен замещаться биоценозом смешанного и, наконец, хвойного лесов. Минусом механической посадки является большая предрасположенность высаженных саженцев к болезням и вредителям, низкая резистентность к неблагоприятным абиотическим факторам. Это вызвано, как методом посадки, так и нарушением биоценотических связей на участке вырубки или лесного пожара. Т.е. наблюдается тот же эффект, что и при монокультурной посадке полевых злаков.
Т.о., задачей экологического проекта является не механическая высадка древесных видов растений для «заращивания проплешины», а разработка методов управления естественным процессом регенерации, для ускоренного восстановления экосистемы и применение их на практике.
Переструктуризация биоценоза, как экологический проект.
Необходимость переструктуризации биоценоза возникает:
• при выявлении в экосистеме очаговых инвазий и инфекций (для ликвидации очага без нарушения целостности биоценоза),
• при направленном изменении климата (как в случае с Черноморским побережьем Кавказа)
В настоящее время проблема очаговых инфекций и инвазий решается методом Александра Македонского («разрубить и закопать»). При подобном подходе к решению проблем уничтожается не только источник инвазии, но и разрушаются связи внутри биоценоза. Если быть последовательным в применении данной технологии, борьба с бешенством должна заключаться в полном уничтожении видов животных, являющихся природными носителями этого вируса.
В стабильной экосистеме, отличающейся согласованностью внутрисистемных связей, роль возбудителей инфекций и инвазионных болезней, как факторов окружающей среды, заключается в регуляции численности животных и элиминации особей с низким уровнем приспособленности к условиям существования. Максимальную интенсивность воздействия на популяцию животных эти факторы приобретают в годы популяционных волн (максимальной численности популяции) и последующий период (волна численности возбудителя следует с временным сдвигом по отношении к численности восприимчивого животного).
Было бы ошибкой вмешиваться в природный механизм регуляции численности путём тотального уничтожения инвазионных видов и возбудителей инфекций в их природном ареале. Система мер по предотвращению негативных последствий вспышки природноинфекционных болезней и инвазий для человека и животных-доместикатов должна учитывать значение факторов естественного поддержания гомеостаза экосистемы, моделировать и прогнозировать популяционные волны, моделировать и осуществлять, если это возможно, последовательное системное замещение, вплоть до естественной элиминации возбудителя, или преобразование звеньев экосистемы для создания барьерных зон ограждения (изоляции) очага инфекции.
Система мер по вакцинации диких животных от природноочаговых вирусных и бактериальных болезней приводит к постепенному усилению вирулентности вирусов и инфекционности бактерий в результате естественного отбора и не решает проблему стратегически. Более того, благодаря усилению вирулентности и инфекционности, увеличивается вероятность летального исхода при заражении человека и не вакцинированных домашних животных.
Т.о., задачей экологического проекта, направленного на переструктуризацию биоценоза, является разработка системы мер сдерживания или мер замещения при увеличении видового разнообразия и внутрибиоценотических связей. При увеличении видового разнообразия происходит закономерное увеличение продуктивности экосистемы, следовательно, предельная численность особей одного вида, способных существовать на данной территории увеличивается.
Создание антропобиоценоза, как экологический проект.
Антропобиоценозы, как это понимают сегодня, есть, прежде всего, агробиоценозы полей и любые иные системы, не способные к автономному существованию, требующие постоянных действий со стороны человека, направленных на поддержание постоянства в системе.
Для агробиоценоза это система мер по предотвращению восстановления экологического равновесия, свойственного естественному биоценозу. Эта направленность воздействия характерна и для отношений человека и биоценоза в условиях населённого пункта. В сущности, говорить о наличии экосистемы в условиях поселения городского типа не приходится.
Система мер по поддержанию видового растительного разнообразия в городе сводится к механической высадке растений «для озеленения» дворовых территорий, парков и скверов. Посадка крупномеров (древесных видов) и кустовых форм, разбивка газонов осуществляется без учёта экологических особенностей используемых видов (отношения к абиотическим факторам и агрессивности в отношении других видов). Практически не используются приёмы вертикального озеленения лианами.
Антагонистические взаимоотношение природных экосистем и человека в условиях города в конечном итоге приводят к чрезмерным ресурсозатратам во всех областях человеческой деятельности. Поскольку сохранение свойственных климатической зоне региона экосистем в условиях городской среды не возможно, создание искусственной экосистемы, с учётом урбанистического ландшафта, является первостепенной задачей для решения большинства проблем города.
Создание полуавтономного агробиоценоза, как экологический проект.
Основной проблемой сельского хозяйства является борьба с сорными растениями, болезнями растений и животных, борьба с вредителями. В непрекращающихся боях за урожайность полей и «киллограммолитры» продукции животноводства момент биологической целесообразности погребён под финасовыми отчётами производителей вакцин, гербицидов и пестицидов. Уже отмечалось, что развитие болезни – есть проявление естественного механизма регуляции численности одного вида животного при превышении численности популяции оптимального значения для данной территории. Этот факт умышленно игнорируется, т.к. признание его, как данности приведёт к осознанию необходимости изменения всего комплекса работ в сельском хозяйстве. К таким же последствиям приведёт отношение к сорным травам, как к растениям-пионерам, функция которых – восстановление нарушенного вспашкой (эрозией) биоценоза луга.
Главной задачей на пути создания полуавтономных агробиоценозов является увеличение продуктивности обрабатываемых площадей при сокращении затрат на получение единицы продукции с учётом биологических законов развития и существования экосистем.
После краткого описания возможных направлений экологического проектирования, остановимся более подробно на теме создания антропобиоценоза в условиях городской среды, как основы для успешного существования и развития городов.
(продолжение следует)