Habil. dr. Ričardas Volskis

Tiesa, nuo to laiko, kai buvo išaiškinta DNK struktūra ir genetinės informacijos perdavimo mechanizmas, molekulinė biologija pažengė labai toli. Biofizika, biochemija palyginti jaunos biologinės mokslo šakos, tačiau toli pažengusios aiškinant žemesnių lygmenų, pvz., ląstelės, gyvybės reiškinius. Toli pažengta tiriant ir įvairių rūšių populiacijų dinamiką, gausumo įvairovę, individų augimo greitį ir kt. Tačiau gauti rezultatai rodo, kad kiekviena įvairių parametrų populiacija skiriasi nuo kitų tos pačios rūšies populiacijų. Chemijoje, nustačius elemento valentingumą, atominį svorį ir kitas charakteristikas, nėra reikalo aptikus jį bet kuriam Žemės rutulio taške vėl iš naujo tirti. Kitaip tariant, chemijoje buvo rasti konkretūs parametrai, kurie būdingi visiems cheminiams elementams. Kartu buvo išaiškintos būdingos kiekvieno elemento savybės, t.y. elektronų, protonų skaičius, valentingumas, atominis svoris, vieta periodinėje sistemoje. Iki periodinės sistemos atradimo atrodė, kad kiekvieną junginį reikia ištirti norint nustatyti jo sandarą. O nustačius dėsningumą, pradėta sąmoningai sudarinėti įvairius junginius.

Šiuo metu biologams ir ypač ekologams svarbu konkretizuoti rūšies sąvoką, nustatyti jos griežtus kriterijus ir šitaip žengti dar vieną žingsnį biologinių procesų pažinimo keliu. Šiais metais išleistose monografijose “Lietuvos ekologinis tvarumas istoriniame kontekste” ¹ ir “Hydrobiological Research in the Baltic Countries” ² šiam klausimui skirti keli straipsniai. Juose apibendrinti įvairių specialybių biologų, zoologų, botanikų, ekologų, ichtiologų, miškininkų ir kt. atlikti modelinių rūšių tyrimų rezultatai.

Reikia pažymėti, kad rašant šiuos straipsnius buvo panaudoti daugelį metų kaupti duomenys apie modelinių rūšių parametrų kitimą Rytų ir Vidurio Europoje, Sibire, Vidurinėje Azijoje, Kaukaze ir Balkanuose. Tuos duomenis rinko įvairių šalių mokslininkai, tirdami modelines rūšis. Nuo 1975 m. jie siuntė duomenis į Vilniuje esantį pirminių duomenų banką.

Sukauptų duomenų analizė padėjo palaipsniui formuojant erdvinę rūšies koncepciją. Jos esmę nusako tokios sąvokos, kaip rūšies vidinis laikas, geografinė ekologinio optimumo zona, energijos transformavimo efektyvumo koeficientas ir kt. parametrai. Rūšies vidinio laiko (T) pokyčius galime suprasti tik nagrinėdami individų ir populiacijų parametrų kitimą visame areale (trijose erdvės koordinatėse).

Gerai žinoma, kad kiekvienoje geografinėje platumoje spygliuočių miškai prasideda skirtingame aukštyje. Vertikalus augalijos ar gyvūnijos pasiskirstymas zonomis tarsi atspindi savotišką laiko ir erdvės santykio sintezę. Kalnuose lyg suspaustoje erdvėje pamatome tas pačias augalijos gamtines juostas, kurios plyti už tūkstančio kilometrų į Šiaurę. Galima pasakyti, kad kiekvienas kalno šlaitas turi savo vidinį laiką. Šiauriniame dar guli sniego lopai, o pietiniame - jau pradeda želti žolė. Kiekviename aukštyje ar vienoje iš gamtinių zonų tam tikros rūšies populiacijų vidinis laikas skiriasi, nes gyvybės procesų sparta nevienoda. Vertikalioje erdvės koordinatėje akivaizdžiai matome išorinio (laikrodžiu matuojamo) laiko reliatyvumą. Geografinės platumos koordinatėje tą reiškinį sunkiau pastebėti, nes reikėtų per trumpą laiką pabūti tundroje, paskui taigoje, mišrių miškų juostoje, stepėse ir pagaliau pasiekti dykumą.

Trečioji erdvės koordinatė - biotopinė įvairovė ir jos kaita kad ir viename geografiniame regione, pvz., Lietuvoje.

Gerai žinoma, kad bet kurios rūšies individams subręsti šiaurėje reikia daugiau laikrodžiu matuojamo laiko (t.y. išorinio laiko (t)) nei pietuose. Vidinio laiko (T) atžvilgiu to skirtumo nėra, nes svarbu, kad organizmas subrendo, o kiek tai truko per laiką t, nesvarbu, - organizmams subręsti sugaištas laikas ir yra vidinio laiko matas.

Šitaip pagal erdvinę rūšies koncepciją visos jos populiacijos funkcionuoja pagal tam tikrus principus genetiškai uždaroje keturmatėje erdvėje. Trys tos erdvės koordinatės ir vidinis laikas sudaro erdvėlaikį. Pereinant nuo vienos atskaitos sistemos į kitą, laikas ir erdvė persiskirsto, laikas iš dalies pasikeičia erdve, o erdvė - laiku. Be to, rūšies vidinis laikas (T) nepastovus, nes jam didelės įtakos turi kintantis saulės aktyvumas, o jis, kaip žinome, kinta įvairios trukmės ciklais.

Gamtoje vykstančius reiškinius, tarp jų ir rūšių funkcionavimą laike ir erdvėje, būtų daug lengviau suprasti esant pastoviam Saulės aktyvumui (SA) Kintantis SA veikia visą Žemės rutulį: atmosferą, litosferą, hidrosferą ir biosferą. Per daugelį mūsų aplinkos grandžių jos kintantį poveikį pajunta kiekviena rūšis, kiekviena populiacija, organizmas. Tačiau SA poveikį gyviems organizmams išaiškinti neužtenka tyrimų ekosistemų arba populiacijų lygmeniu, reikia tirti daugelį rūšies populiacijų pagal bendrą programą visame areale (trimatėje erdvėje), atsižvelgti į jos vidinio laiko pokyčius.

Šitaip grupuojant pirminius duomenis, nuostabą kelia bendras dėsningumas, bendra tvarka, pagal kurią gamtos įvairovė kinta trijose erdvės koordinatėse. Individų ir populiacijų parametrų pokyčiai tam dėsningumui irgi paklūsta. Šiaurėje ar pietuose, aukštai ar žemai, geromis ar blogomis sąlygomis atsižvelgę į rūšies populiacijos ar individo vidinį laiką pastebėsime tą patį dėsningumą, jei palyginsime individų parametrus, pirmą kartą subrandinusius sėklą, ir neskaičiuosime, kiek tam prireikė istorinio arba vadinamojo išorinio laiko (t).

1 pav. Saulės aktyvumo (Ri) pokyčiai 1989-1999 m.

1 pav. matome 22 Saulės aktyvumo ciklo dalį nuo maksimumo (1989­1991 m.) iki jo pabaigos ir naujo 23 ciklo pradžią (1997 m.) bei paskui didėjantį SA (iki 1999 m. rugpjūčio mėn.). Atkreipkime dėmesį į tris kreives, kurios parodo dienos, mėnesio ir metų vidurkius. Apie 1990 m. pastebimi itin dideli paros vidurkių svyravimai nuo 70 iki 300 Ri skaičių. Mėnesių Ri skaičių vidurkių svyravimų ribos daug siauresnės - nuo 120 iki 200 SA vienetų. Iš metinių vidurkių matome didesnį skirtumą tarp 11 metų ciklo maksimumo ir minimumo. Liepos-rugpjūčio mėnesiais skirtumai tarp paros vidurkių palyginti dar nedideli - nuo 80 iki 200 Ri. Per kitus mėnesius Saulės aktyvumas vis didės, didės ir paros vidurkių skirtumai. Didės ir mėnesio vidurkiai, nors ir netolygiai. 1 pav. numatoma metinio SA didėjimo kreivė ir ciklo maksimumas pažymėti punktyru.

Apibendrinant galima, matyt, pasakyti, kad visą trimatę bet kurios rūšies erdvę persmelkia vidinis T laikas. Jis būdingas kiekvienai biologinei sistemai, bet kuriai gyvai būtybei. Vidinis biologinis sistemos laikas turi pradžią ir pabaigą.

Vidinio laiko tekėjimo spartai įtakos turi įvairios trukmės ir kilmės periodiškai pasikartojantys reiškiniai: diena ir naktis, žiema ir vasara, mėnulio ar didėjančio, paskui mažėjančio Saulės aktyvumo fazės ir kiti cikliniai procesai. Jų metu kinta biologinių procesų intensyvumas.

Todėl biologinių sistemų vidinio laiko tekėjimo greitis nepastovus. Ilgiau trunkančių ciklų poveikis turi įtakos biologinių procesų intensyvumui trumpesnių ciklų metu, pvz., nors naktis ­ ramybės ir poilsio periodas, tačiau aukšto Saulės aktyvumo fazės metu biologinių procesų intensyvumas ir naktį kinta. Periodiškai kintantis biologinių procesų intensyvumas ekosistemose atspindi ir jų vidinio laiko tekėjimo greičio kaitą. Įvairių periodų, pvz., šalto (žiemos) ir šilto (vasaros), šviesaus (dienos) ir tamsaus (nakties) trukmė priklauso nuo geografinės platumos ir ilgumos, vadinasi, ir biologinių sistemų vidinio laiko tekėjimo greitį sąlygoja aplinkos sąlygos ir konkrečios rūšies organizmų ir populiacijų savybės. Iš to išeina, kad kiekvieno lygmens organizmai, pradedant ląstele ir baigiant rūšimi, turi savą vidinį laiką, ir priklausomai nuo gyvenimo trukmės išoriniame laike (t) išgyvena tam tikrą įvairių ciklų skaičių.

Ekosistemoje per visas įvairių rūšių populiacijas vidinis laikas teka banguodamas, kintančiu greičiu. Miške ar ežere visų jame tarpstančių populiacijų vidinis laikas panašiai kaip “maži upeliai” susilieja į didelę visos ekosistemos vidinio laiko “upę”. Ji teka lyg banguodama, būdingu visai sistemai tam tikrų permainų ritmu.

Tarkime, kad bet kurioje išorinio laiko (t) atkarpoje individų ir populiacijų parametrų ir vidinio laiko (T) sąveika kiekvienu atveju lemia rūšių ir vidurrūšinių grupių augimo greitį ir kitų parametrų, tarp jų ir arealo erdvės pokyčius. Jų vidinis laikas (T), palyginti su išoriniu (t), - nepastovus. Galima sakyti, kad ciklo vienos fazės metu, pvz., didėjant saulės aktyvumui, laikas iš dalies lėtai ir netolygiai keičiasi erdve, o antros - erdvė laiku. Šie procesai vyksta Žemės platumos, biotopinėje ir vertikalioje erdvėje, t.y. trijose erdvės koordinatėse.

Žmogaus kūnas ir dvasia jaučia ir reaguoja į kintantį biosferos pulsą, jam paklūsta ir visų biologinių sistemų (rūšies, rasės ar etnoso) vidinis laikas (T). Protas įpratintas mąstyti abstrakčiai, viską skaičiuoja pagal išorinį laiką (t) ir todėl neatsižvelgia į biologinius ritmus. Pamėginsiu tai paaiškinti pagal schemą (žr. 2 pav.).

2 pav. Saulės aktyvumo pokyčiai 1900-1999 m. ir prognozė iki 2008 m., išreikšti Volfo (W) skaičiais Saulės aktyvumo periodai. t – išorinis laikas. O – kritiški laikotarpiai. Saulės aktyvumas Ri skaičiais – liepos mėnesių vidurkiai: 1988 m. – 113,8 ir 1999 m. – 113,5

Vadovaudamiesi protu žmonės įprato praeities, dabarties ir prognozuojamus ateities įvykius išdėstyti išorinio laiko (t) strėlės atkarpose. Joje 1989 metai pažymėti tašku “a” ir 1999 metai - raide “b”. Tarp “a” ir “b” atstumas išoriniame laike (t) - laiko strėlėje - nedidelis - 11 metų. Per tą dešimtmetį Europoje buvo neįprastai daug reikšmingų pokyčių. Galime sakyti, kad istoriniu požiūriu svarbiausias buvo 1989-1991 m. periodas. Tais metais daugelyje šalių įtampa buvo didžiausia. Žmonių masės tarsi kunkuliavo. Kiekviena diena atnešdavo naujas dramatiškas ir kartu džiugias permainas. Vidinio laiko pagreitis stebino.

Kaip matome, 1989 m. buvo tretieji 22 Saulės aktyvumo ciklo metai. 22 ciklas baigėsi 1996 m. 2 pav. pavaizduoti nuo 1900 m. metiniai SA vidurkiai.

Prisiminkime po 1989 m. Europoje įvykusias permainas ir pasvarstykime, ar išorinio laiko (t) strėlėje galime įžvelgti dvasinio pakilimo ir ūkinės veiklos nuosmukio periodų kaitą. Kreivę, nusakančią Saulės aktyvumo pokyčius, galima suskirstyti į tokias fazes - ciklo pradžią – 1986 m.; didėjančio SA fazę - 1986-1990 m.; maksimumą - 1990-1991 m.; mažėjimą - 1991-1995 m. ir SA ciklo pabaigą - 1996-1997 m. Tarkime, kad 2 pav. pavaizduoti stulpeliai rodo biologinių sistemų jų vidinio laiko (T) pokyčius. Kuo stulpeliai aukštesni, tuo biologinių procesų intensyvumas didesnis.

Vienoje iš minėtų monografijų paskelbtas straipsnis “Rūšies kaip sistemos funkcionavimo tyrimo metodikos schema”³, kuriame apibendrinami modelinių rūšių tyrimai. Jame keliama mintis, kad ekologiniams tyrimams reikalinga moderni rūšies koncepcija, kuri įgalintų pradėti naudoti aukščiau minėtus erdvinės rūšies parametrus. Tai ypač aktualu, nes, kaip paaiškėjo modelinių rūšių tyrimų metu, kovos dėl būvio gamtoje tarp rūšių nėra. Gamtoje vyksta normalūs santykinės gausos bendrijose procesai. Stebint vieną kurią bendriją, galima susidaryti nuomonę, kad lemiamas vaidmuo tenka kovai dėl būvio, tačiau žinant dėsningą rūšies gausumo kitimą trimatėje erdvėje ir atsižvelgiant į vidinio laiko poveikį jam, tampa aišku, kad rūšių santykinį gausumą ribojantis principas yra viršesnis, jam paklūsta visas organinis pasaulis. Šias mintis svarbu buvo patikrinti ir sužinoti įvairių šalių mokslininkų nuomonę apie rūšies modernios koncepcijos plėtojimo tikslingumą. Todėl Europos Komisijos Penktajai bendrajai tyrimų ir plėtros programai š. m. gegužės mėn. buvo pasiūlytas tokio pavadinimo projektas. Jame sutiko dalyvauti Italijos, Prancūzijos, Danijos, Lenkijos ir kt. šalių mokslininkai. Be to, kitų projektų vadovai susidomėję mūsų pasiūlymu, įtraukė į savo projektus atskiras užduotis ir nurodė Lietuvos mokslininkus, kaip tų projektų partnerius. Šiems projektams reikalingų lėšų bendra suma, nurodyta užsienio mokslininkų, yra daugiau kaip 30 milijonų eurų. Taigi gauti konkretūs atsakymai. Rūšies modernios koncepcijos plėtojimo tyrimams pritarta. Jiems atlikti numatomos nepaprastai didelės lėšos. Tai rodo, kad tokie tyrimai labai svarbūs, be to, parodo, kokią vertę turi Lietuvoje nuo 1975 m. duomenų bazėje sukaupti modelinių rūšių tyrimų pirminiai duomenys.

³ R.Volskis. The scheme of study methodics of species functioning as a system // Hydrobiological Reserach in the Baltic Countries. Part 1. Rivers and Lakes. - Vilnius, 1999. - P. 369-396.