Biodiversity and models of evolution

Abstract

spodvalny@yandex.ru vgtu-aits@yandex.ru 1 кафедра автоматизированных и вычислительных систем, Воронеж. гос. техн. ун-т, пр. Московский, 14, г. Воронеж, 394026, Россия Реферат. Обсуждается эволюционное значение биологического разнообразия, системообразующее значение которого в но-осфере Земли закреплено конвенцией ООН. Рассмотрены примеры и роль этого разнообразия на разных уровнях организации жизни. На уровне отдельных организмов указанное разнообразие проявляется в дифференциации и разделении физиологи-чески важных функций, значительно расширяющих экологическую нишу тех особей, у которых такое разделение наиболее совершенно. Однако организменный уровень биологического разнообразия непригоден для построения эволюционных мо-делей, так как возможность реализации процессов генетической наследственности и изменчивости возникает, начиная с ми-нимальной структурной единицы живого мира, которой является популяция. Отмечено, что накопление генофонда, необхо-димого для эволюции вида, возможно только в достаточно больших популяциях, в которых общая скорость мутационных изменений не уступает скорости вариаций условий внешней среды. Показано, что известные формальные модели видовой эволюции, построенные на основе теоремы Фишера о влиянии генной дисперсии на приспособленность особей, не отвечают реальным условиям существования видов в силу принятого конечного и постоянного числа генотипов в популяции. На эко-системном уровне организации жизни основную роль играет таксономическое разнообразие, которое обеспечивает непре-рывность трофической цепи в системе при возникновении неблагоприятных условий для развития отдельных таксонов. Кроме того, существенное стабилизирующее значение для прогрессивной эволюции экосистемы имеют её многоуровневое, иерархическое строение и замкнутый круговорот вещества и энергии. Модели эволюции систем на базе уравнений Лотки-Вольтерры, описывающих взаимодействие элементов разомкнутой экосистемы, в недостаточной мере отражают роль био-разнообразия в эволюционных процессах. Сформулированы требования к таким моделям, учитывающим баланс массы в си-стеме; её трофическую структуру; накопительные (буферные) свойства каждого уровня экосистемы; множественность взаи-мосвязей между уровнями экосистемы; ограничивающее влияние внутривидовой и межвидовой конкуренции. Перспектив-ным в этом плане является привлечение идей и математического аппарата биокибернетики. Ключевые слова: биологическое разнообразие в природе, модели эволюции Biodiversity and models of evolution spodvalny@yandex.ru vgtu-aits@yandex.ru 1 automation and informatics in technical systems department, Voronezh state technical university, Moscow Av., 14, Voronezh, 394026, Russia Summary. The paper discusses the evolutionary impact of biodiversity, the backbone of noosphere, which status has been fixed by a UN convention. The examples and role of such diversity are considered the various levels of life arrangement. On the level of standalone organisms, the diversity in question manifests itself in the differentiation and separation of the key physiol...