Основными предметами обсуждения в природоведческой микробиологии являются: 1) микробные сообщества; 2) биогеохимические циклы; 3) историческая микробиология. Все эти три предмета тесно связаны между собой системным подходом. Основу природоведческой микробиологии составляет, но не исчерпывает экология микроорганизмов. Природоведческая микробиология включает также анализ среды, в которой действуют микробы, и ее изменения под непосредственным и опосредованным действием микроорганизмов.
Экология микроорганизмов представляет собой синтетическую дисциплину, предполагающую знакомство с основами физиологии микроорганизмов, кинетики их роста, условиями обитания, деятельностью их в природе. Она отличается от экологии животных или растений: 1) специфичностью и разнообразием химической деятельности микроорганизмов при исключительно осмотрофном питании бактерий; 2) непосредственным взаимодействием микроорганизмов с геосферой; 3) первичностью в истории Земли.
Основные положения микробной экологии были сформулированы более 100 лет тому назад в декабре 1896 г. С.Н. Виноградским на лекции в Императорском Институте Экспериментальной Медицины:
1. "... Функции микробов в природе специализированы; для каждой работы есть свой специалист, приспособивший к ней весь химизм своего существования".
11
2. "...Микробы всегда оказываются там,, где они нужны", обеспечивая "...самопроизвольность и неизбежность того или другого процесса в любой точке земного шара". Впоследствии этот тезис вошел в литературу как "постулат Бейеринка".
3. "...Вся живая материя возстает перед нами как одно целое, как один огромный организм, заимствующий свои элементы из резервуара неорганической природы, целесообразно управляющий всеми процессами своего прогрессивного и регрессивного метаморфоза, и наконец отдающий снова все заимствованное назад мертвой природе".
Слова один огромный организм требуют пояснения для современного читателя. В биологической литературе того времени не употреблялось слово "система", так как оно было тесно связано с систематикой - классификацией и таксономией живых организмов, доминирующим подходом в ботанике и зоологии. Здесь организм употребляется в современном значении как "система". Однако, это слово несет и дополнительный смысл: начиная с середины 1970-х гг. развилось представление о геофизиологии с тезисом - "Земля - живой организм" и концепцией "Геи", предложенной англичанином Д. Ловелоком (J. Lovelock). В этом смысле совершенно неслучайно и слово целесообразность, указывающее на взаимную согласованность процессов, обеспечивающих устойчивость, т.е. длительное существование всех компонентов системы. Целесообразность явно противоречит господствовавшему в конце XIX века примитивному дарвинизму, основывавшемуся на случайности и хаотичности явлений природы, которые упорядочивает лишь "творческая роль" отбора. Итак, уже 100 лет назад при самом своем зарождении экология микроорганизмов затронула основополагающие вопросы мировоззрения в естествознании.
Следует обратить особое внимание на приведенные выше формулировки, так как в научном исследовании наиболее важные положения, необходимые для формирования концепции - обобщенного образа реальности, воспринимаемого как сама реальность - содержатся в первом исследовании, при первой постановке проблемы. Концепция часто создаётся на совершенно недостаточном, с точки зрения современных критиков и последующих
12
разработчиков, материале. Тем не менее она представляет независимое суждение и свободна от деталей.
В дальнейшем изложении важно проследить за употреблением двух слов: "множество" и "система". Под множеством понимается некий набор объектов, например микроорганизмов, способных к образованию сероводорода; это множество может быть упорядочено различными способами: по восстановлению сульфатов или серы, по температуре роста, по последовательности нуклеотидов в 16S рДНК-гене, по местообитаниям. Упорядоченное множество классифицируется, приложение названий к классам составляет содержание номенклатуры, а следование определенным правилам биологической систематики - таксономии. Правила суммированы в "Кодексе номенклатуры бактерий" и их следует знать как юридический кодекс. При всех этих операциях множество остается множеством отдельных объектов.
Под системой понимается множество объектов со связями между ними. Система как единое целое возникает в том случае, если связи между ее компонентами функциональны. Именно связи превращают множество в систему. При разрыве связей компонент перестает входить в систему. Система представляет некое единство и действует как целое, обладающее совокупными характеристикам. Нагляднее всего изобразить систему в виде графа: множества объектов ("узлов"), соединенных связями ("ребрами"). Граф может быть ориентированным (тогда ребра изображаются стрелками, указывающими направление движения или подчинения) или неориентированным.
13
