Сергей (sergei) Остроумов (ostroumov) » Публикация
Поделиться публикацией:
Опубликовано
2010-05-11
Опубликовано на SciPeople2010-05-11 07:26:39
Фундаментальные теоретические инновации. Экология, окружающая среда, биосфера. 7. Энтропия, экосистемы, антиэнтропийные процессы, экологическая репарация
Аннотация
http://scipeople.ru/publication/70289/ Нобелевские лауреаты Э. Шредингер и И. Пригожин обращали внимание на вопросы, связанные с анализом энтропии при функционировании живых организмов. Но они не касались экосистем. Можно ли выявить что-то интересное при анализе этих вопросов на примере водных экосистем? В ряде наших работ мы попытались ответить на этот вопрос.
В работах [1-8] получены новые экспериментальные результаты, доказывающие, что один из важнейших процессов репарации на экологическом уровне (восстановление определенного уровня чистоты воды в ходе процесса изъятия гидробионтами взвеси из воды) ингибируется загрязняющими веществами (ксенобиотиками).
Полученные в экспериментах, в том числе наших, результаты указывают на элемент аналогии репарации экологической репарации [1-5] с процессами репарации на генетическом уровне, которые также могут нарушаться ксенобиотиками и характеризуются некоторыми другими свойствами, аналогичными особенностям экологической репарации. Ксенобиотики, оказывающие негативное воздействие на процессы, важные для экологической репарации определенного уровня чистоты воды, включали различные поверхностно-активные вещества (ПАВ), детергенты, тяжелые металлы и др. Отмечается элемент общности в процессах репарации на молекулярном (ДНК) и экосистемном уровнях, связанный с антиэнтропийной направленностью процессов репарации. Получены новые экспериментальные данные о действии ксенобиотика ТДТМА на мидии природной популяции Mytilus edulis × M. galloprovincialis.
1. С. А. Остроумов. // ДАН. 2002. 385: 571-573.
2. С. А. О. // Вода и экология. 2004. №. 3. С. 66-74.
3. С. А. О. // Экология окружающей среды и безопасность жизнедеятельности. 2004. № 6 (24). С. 12-18.
4. С. А. О. // Экологическая химия. 2004. 13: 186-194.
5. С. А. О. О самоочищении водных экосистем // Антропогенные влияния на водные экосистемы. М.: КМК Пресс, 2005. С. 94-119.
6. С. А. О. Антиэнтропийные процессы в пространстве водных экосистем и экологическая репарация // Пространство и время: физическое, психологическое, мифологическое. М.: Культурн. центр "Новый Акрополь". 2006. с. 26. Из содержания: Акцентируется "элемент общности в процессах репарации на молекулярном (ДНК) и экосистемном уровнях, связанный с антиэнтропийнойной направленностью процессов репарации" (с. 26). "Ксенобиотики, оказывающие негативное воздействие на процессы, важные для экологической репарации определенного уровня чистоты воды, включали различные поверхностно-активные вещества, детергенты, тяжелые металлы и др." http://scipeople.ru/publication/70032/;
7. S. A. Ostroumov // Hydrobiologia. 2005. 542: 275 – 286.
8. S. A. O. // Contemporary Problems of Ecology, 2008. 1: 147-152.
http://www.newscience.ru/konferencia/konfer2006/ostroumov/
Комментарии
Вам необходимо зайти или зарегистрироваться для комментирования
scipeople.ru/uploads/materials/4389/%D0%AD%D0%BA%D0%BE%D0%BB%D0%BE%D0%B3%D0%B8%D1%87.%D1%80%D0%B5%D0%BF%D0%B0%D1%80%D0%B0%D1%86.(Water_Chem&Ec_12%2709_pp_29-34.pdf;
comment: scipeople.ru/publication/70289/
С.А.Остроумов. Связь процессов самоочищения воды и экологической репарации. // Вода: химия и экология. 2009.№12, (декабрь). с. 29-34.
Аннотация: Впервые выявлена возможная ошибочность представлений Нобелевских лауреатов Э.Шредингера (Schrödinger) и И.Пригожина о потоках энтропии, создаваемых организмом, в случае водных экосистем. Автор статьи сформулировал принципиально новую концепцию экологической репарации, которая дает совершенно новое освещение поведения энтропии в биологических и экологических системах. В работе получены экспериментальные результаты, доказывающие, что один из важнейших процессов репарации на экологическом уровне (восстановление качества воды в ходе процесса изъятия гидробионтами взвеси из воды) ингибируется загрязняющим веществом (ксенобиотиком). Это указывает на элемент аналогии с процессами репарации на генетическом уровне, которые также могут нарушаться ксенобиотиками и характеризуются некоторыми другими свойствами, аналогичными особенностям экологической репарации. Ксенобиотики, оказывающие негативное воздействие на процессы важные для экологической репарации качества воды, включали различные поверхностно-активные вещества (ПАВ), детергенты, тяжелые металлы и др. Приводятся экспериментальные данные о воздействии ксенобиотика — катионного ПАВ (поверхностно-активного вещества) тетрадецилтриметиламмонийбромида на фильтрационную активность мидии природной гибридной популяции двустворчатых моллюсков (мидий) Mytilus edulis × M. galloprovincialis. Работа указывает на снижение энтропии в водной экосистеме, связанное с самоочищением воды и самоорганизацией системы. Тем самым выявляется несостоятельность и неприложимость тезиса Шредингера (о том, что организм питается отрицательной энтропией и тем самым генерирует поток положительной энтропии в окружающую среду) в случае водных экосистем. Выявляется также несостоятельность представлений И.Пригожина, который использовал представления Шредингера как отправную точку в своих работах.
A comment on understanding of the phenomenon of life: It is widely accepted that the repair of DNA is a fundamental attribute of life. It is vital that a similar attribute of life is found at another level of living systems — at the level of ecosystem. It is a step towards better insight into fundamental understanding of the phenomenon of life
** Начало текста статьи:
В пресноводных и морских экосистемах
происходят процессы самоочищения
[1-7], благодаря которым система под-
держивает качество воды [3, 5]. Биоти чес кие
процессы самоочищения являются природ-
ной биоремедиацией экосистемы [6 – 10]. В
водные экосистемы ежегодно поступает
аллохтонное органическое вещество в виде
частиц размером более 0,5 мкм (particulate
organic matter, POM). Поступ ление аллох-
тонного POM может составлять 89 кг на 1 га
поверхности водоема в год, например, в озеро
Лоренс (Lawrence Lake, Мичиган, США [3]).
В реке поступление POM может достигать
около 5900 т обеззоленного сухого вещества
на участке реки (New River, США) протя-
женностью 135 км (с учетом вещества, пос-
тупающего с притоками) [3]. К этому добав-
ляется поступление аутохтонного POM,
которое достигает величины около 5000 т
обеззоленного сухого вещества на том же
участке реки протяженностью 135 км [3].
Вклад фитопланктона в поступление POM в
Связь ПРОЦЕССОВ
САМООЧИЩЕНИЯ ВОДЫ и
ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ РЕПАРАЦИИ
воду может составлять 43 г углерода на 1 м2
площади водоема в год, например, в озере
Лоренс [3]. Это вещество должно удаляться
из столба воды в ходе природных процессов
самоочищения. На экосистемном уровне
организации жизни происходят процессы
ремедиации, восстановления и, в широком
смысле слова, экологической репарации
(«ремонта») системы [3 – 6], что порождает
целесообразность поиска аналогий при
сопоставлении этих процессов с процессами
репарации на других уровнях организации
жизни. Цель данного сообщения – анализ
некоторых особенностей экологической
репарации (деятельности биотического
блока системы самоочищения) на примере
процесса изъятия из воды взвеси при филь-
трации воды моллюсками с использованием
результатов опытов, в которых применялся
ингибиторный анализ экологических взаи-
модействий организмов [8]).
Получены новые результаты, показывающие,
что один из процессов экологической репа-
рации качества воды (процесс изъятия гид-
робионтами взвеси из воды) ингибируется
загрязняющими веществами (ксенобиотика-
ми), что указывает на некоторый элемент
аналогии с процессами репарации на генети-
ческом уровне, которые также могут нару-
шаться ксенобиотиками. Возможность и пра-
вомерность такой аналогии была отмечена и
обоснована нами ранее.
Материалы и методы исследования [далее см. текст статьи]…
**
Литература / References:
1. А. Ф. Алимов, Функциональная экология
пресноводных двустворчатых моллюсков, Л.,
Наука, 1981, 248 с.
2. Л.М. Сущеня, Количественные закономер-
ности питания ракообразных, Минск, Наука
и техника, 1975, 208 с.
3. R. Wetzel, Limnology, 3rd edition, San Diego
et al., Academic Press, 2001, 1006 p.
4. R.F. Dame, Ecology of Marine Bivalves: an
Ecosystem Approach. Boca Raton, CRC Press,
1996, 277 p.
5. Остроумов С.А. Биологические эффекты
при воздействии поверхностно-активных
веществ на организмы, М., МАКС-Пресс,
2001, 334 с.
6. Остроумов С.А. Водная экосистема: крупно-
размерный диверсифицированный биореак тор
с функцией самоочищения воды. ДАН (Докла-
ды РАН), 2000, Т. 374, № 3, С. 427 – 429.
7. Остроумов С.А. Концепция водной биоты
как лабильного и уязвимого звена системы
самоочищения воды. ДАН, 2000, Т. 372, № 2,
С. 279 – 282.
8. Остроумов С.А. Ингибиторный анализ
регуляторных взаимодействий в трофических
сетях. ДАН, 2000, Т. 375, № 6, С. 847 – 849.
9 Остроумов С.А. Синэкологические основы
решения проблемы эвтрофирования ДАН,
2001, Т. 381, № 5, С. 709 – 712.
10. Остроумов С.А. Сохранение биоразнооб-
разия и качество воды: роль обратных связей
в экосистемах // ДАН, 2002, Т. 382, № 1, С.
138 – 141.
11. А. Ф. Алимов, Элементы теории функци-
онирования водных экосистем, Санкт-
Петербург, Наука, 2000, 147 с.
12. Э. Шредингер (E.Schrödinger), Что такое
жизнь с точки зрения физики. М., ИЛ, 1947,
146 c.
13. О.Г. Газенко, В.Б. Малкин, Космическая
биология. В кн.: История биологии (с начала
ХХ века до наших дней), М., Наука, 1975, С.
560 – 578.
14. Э.М. Галимов, Феномен жизни: между
равновесием и нелинейностью. происхожде-
ние и принципы эволюции, М., Едиториал
УРСС, 2001. 256 с.
15. Г.С. Розенберг, Д.П. Мозговой, Д.Б.
Гелашвили, Экология: элементы теоретичес-
ких конструкций современной экологии,
Самара, Самарский научный центр РАН,
1999, 396 с.
16. Остроумов С.А. О биотическом очище-
нии воды и экологической репарации. //
Сиб. экол. журнал. 2006. № 3. C. 339 – 343.
17. Ostroumov S.A. Inhibitory analysis of topdown
control: new keys to studying eutro phication,
algal blooms, and water self-purification.
Hydrobiologia. 2002. 469, Р. 117 – 129.
18. Ostroumov S.A. Polyfunctional role of
biodiversity in processes leading to water
purification: current conceptualizations and
concluding remarks. Hydrobiologia. 2002. V.
469 (1-3)Р. 203 – 204.
19. Ostroumov S.A. Aquatic ecosystem as a
bioreactor: water purification and some other
functions //Rivista di Biologia /Biology
Forum. 2004. V. 97. Р. 39 – 50.
20. Остроумов С.А. О биотическом самоочи-
щении водных экосистем. Элементы теории
// ДАН. 2004. Т.396. № 1. С. 136 – 141.
21. Остроумов С.А. Биологический механизм
самоочищения в природных водоемах и водо-
токах: теория и практика //Успехи современ-
ной биологии. 2004. Т.124. №5. С. 429 – 442.
22. Остроумов С.А. Роль биотических фак-
торов в формировании качества воды и само-
очищении водных экосистем // Экологи-
ческая химия. 2004. Т. 13(3) С. 186 – 194.
Êëþ÷åâûå ñëîâà:
качество воды,
поллютанты,
ксенобиотики,
репарация,
поверхностно-
активные вещества
(ПАВ),
детергенты,
металлы,
тетрадецилтримети-
ламмонийбромид,
морские мидии,
Mytilus edulis,
Mytilus
galloprovincialis
34
С.А. Остроумов // ВОДА: ХИМИЯ И ЭКОЛОГИЯ №12, декабрь 2009 г. с. 29-34.
Some aspects of water filtering activity of filterfeeders
// Hydrobiologia. 2005. Vol. 542, No. 1.
P. 275 – 286.
23. Остроумов С.А. О некоторых вопросах
поддержания качества воды и ее самоочище-
ния // Водные ресурсы. 2005. Т.32. № 3. С.
337 – 347.
24. Остроумов С.А. О полифункциональной
роли биоты в самоочищении водных экосис-
тем //Экология. 2005. № 6. С. 452 – 459.
25. Ostroumov S.A. Biological Effects of
Surfactants. CRC Press. Taylor & Francis. Boca
Raton, London, New York. 2006. 279 p.
26. Ostroumov S.A. Biomachinery for
maintaining water quality and natural water selfpurification
in marine and estuarine systems:
elements of a qualitative theory // International
Journal of Oceans and Oceanography. 2006.
Volume 1, №.1. Р. 111 – 118.
27. Остроумов С.А. Элементы теории био-
контроля качества воды: фактор экологичес-
кой безопасности источников водоснабже-
ния //Химическая и биологическая
безопас ность. 2008. № 5-6. С. 36 – 39.
28. Остроумов. С.А. Гидробионты в самоочи-
щении вод и биогенной миграции элементов.
М.: МАКС-Пресс. 2008, 200 с.
29. Ермаков В.В. О книге С.А.Остроумова
«Гидробионты в самоочищении вод и био-
генной миграции элементов» //Вода: химия
и экология. 2009. №8. С. 25 – 29.
30. Brooks, B.W.,Riley, T.M., Taylor, R.D. Water
quality of effluent-dominated ecosystems:
Ecotoxicological, hydrological, and management
considerations //Hydrobiologia. 2006. 556 (1),
Р. 365 – 379.
31. Fisenko A.I. A New Long-Term On Site
Clean-Up Approach Applied to Non-Point
Sources of Pollution //Water, Air, & Soil
Pollution. 2004, V. 156, № 1-4. Р. 1-27.
32. Neofitou, C., Dimitriadis, A., Pantazis, P.,
Psilovikos, A., Neofitou, N., Paleokostas, A. Selfpurification
of a long-stretched gully affects the
restoration of an alpine-type lake in northern
Greece// Fresenius Environmental Bulletin.
2005. 14 (12 A), Р. 1141 – 1149.
33. Stabili, L., Licciano, M., Giangrande, A.,
Longo, C., Mercurio, M., Marzano, C.N. Corriero
Filtering activity of Spongia officinalis var.
adriatica (Schmidt) (Porifera, Demospongiae)
on bacterioplankton: Implications for
bioremediation of polluted seawater //Water
Research 2006, 40 (16), Р. 3083 – 3090.
34. Добровольский Г.В., Розенберг Г.С.,
Тодераш И.К. (ред.) Открытие нового вида
опасных антропогенных воздействий в эко-
логии животных и биосфере: ингибирование
фильтрационной активности моллюсков
поверхностно-активными веществами. М.:
МАКС-Пресс. 2008. 104 с.
35. Wang X., Y. An, J. Zhang, X. Shi, C. Zhu, R.
Li, M. Zhu and S. Chen. Contribution of
biological processes to self-purification of
water with respect to petroleum hydrocarbon
associated with No. 0 diesel in Changjiang
Estuary and Jiaozhou Bay, China //
Hydrobiologia, 2002. V… 469, Numbers 1-3, Р.
179 – 191.
Metals, rehabilitation, pollutants, Xenobiotics, water quality, detergents, с.а.остроумов, организмы, экосистемы, качество воды, энтропия, шредингер, пригожин, экологическая репарация, surfaceactive agents (surfactants), tetradecyltrimethylammonium, sea mussels, mytilus edulis, mytilus galloprovincialis
entropy,pollutants, xenobiotics, negative impact, surfactants, detergents, heavy metals, new experimental data, impact of tetradecyltrimethylammonium bromide, S.A.Ostroumov