Экология

Последняя из эволюционных смен привлекает наибольшее внимание ученых. Ее этап связывают с падением на Землю огромного метеорита-астероида, образовавшего самый большой метеоритный кратер на территори и современной Мексики. Предполагается, что результатом этого падения было длительное запыление атмосферы Земли и вследствие этого резкое похолодание на ней. Есть и другие гипотезы, в частности сближения Солнечной системы с крупным космическим телом -- звездой Немезидой, что вызвало резкие изменения экологических условий на нашей планете.

Все эти гипотезы имеют право на существование, но мощное однократное воздействие может быть лишь пусковым механизмом, а не непосредственной причиной эволюционных перемен. В биосфере, как и в любой экосистеме, все связано со всем. Достаточно небольших изменений в среде жизни, чтобы по цепочке порой с заметным усилием и ускорением начали развиваться цепные природные реакции. Например, вид никогда не исчезает один. Он “тянет за собой” порядка 10 (в среднем от 7 до 11) других видов, уходящих с ним в небытие. А на смену им, согласно правилам дублирования, приходят другие виды. То же самое происходит с экосистемами. Возникает относительно кратковременное убыстрение эволюции, воспринимаемое как эволюционная катастрофа. Фактически она подготовлена как изменениями среды, так и ходом медленного саморазвития жизни. Реализация же изменений происходит относительно быстро как бы в ускоряющем потоке эволюционных перемен. В ходе этого убыстрения снимаются противоречия между изменившимися условиями жизни и ею самою. Это явление называют правилом катастрофического толчка: природная или природно-антропогенная катастрофа есть результат саморазвития всех природных систем и всегда приводит к существенным эволюционным перестройкам, которые прогрессивны для биосферы, так как адаптируют ее системы к новым условиям среды.

Совершенно не обязательно, чтобы эти условия катастрофически отличались от ранее существующих. Изменения могут быть внешне незначительными, но достаточно постоянными. В этом случае изменяется вся система биосферы, идет смена ее элементов подобно запасным частям механизма, но с той разницей, что эти запасные части “улучшенного” качества более соответствуют новым условиям существования. Исподволь готовящиеся перемены могут происходить относительно быстро. Аналогичные явления хорошо известны для развития организма: половое созревание, например, зримо проявляется за сравнительно короткий период времени: ”ломается” голос, выявляются вторичные половые признаки и т.п. Видимо, принцип прерывности и непрерывности справедлив не только для географических закономерностей, но и для процессов развития. После бурных перемен наступает сравнительно спокойный период, обычно длящийся больший промежуток времени, чем переходный этап. Характерно это и для эволюции.

Выше было показано, что биосфера слишком сложна, чтобы можно было даже рассчитать ее структуру в многолетней динамике. То же самое следует отметить и для эволюции. Несложный подсчет показывает, что если эволюция идет методом случайных переборов вариантов, как следует из классического дарвинизма, то для нее не хватает времени существования нашей планеты. На одну особь в эволюции человека с момента возникновения организмов, например, пришлось бы не менее 10⁸⁷⁶ вариантов переборов генетического кода, что конечно же, абсолютно нереально. Еще более ярок пример возникновения ферментативного аппарата у живых организмов. Вероятность его случайного возникновения оценивается числом 1: 10⁴⁰⁰⁰⁰. В рамках всего времени существования Галактики, куда входит Солнечная система, равного 2· 10¹⁰ лет и возможного числа единовременно обитающих организмов в 10⁵², к тому же размножающихся с огромной скоростью 1 раз в 2 часа (поскольку размножаются все особи одновременно, это около 10²²⁰⁰⁰ особей в год), общее число когда бы то ни было существовавших особей можно принять равным:

10^{52 .} 2· 10^{10 .} 10²²⁰⁰⁰ ? 2· 10²²⁰⁶²

В этом случае на одну особь пришлось бы

10⁴⁰⁰⁰⁰ = 10²²⁰⁶² ? 10¹⁷⁹³⁸

случайных сочетаний. Такие числа абсолютно невозможны, особенно с учетом факторов сопротивления “давлению жидкости”: не все особи доживают даже до простого деления пополам. Подавляющее большинство комбинаций просто не возникает: больше одной комбинации на одну особь представить себе трудно, хотя, конечно, возможны изменения сразу группы признаков.

Следовательно, должен существовать какой-то дополнительный эволюционный механизм, какие-то направляющие ограничения. Если учесть, что биосфера построена по иерархическому принципу и к тому же входит в иерархию систем космоса, то совершенно очевидна каскадность процесса эволюции: меняется место нашей галактики во всей вселенной, эволюционируют Солнечная система, планета Земля, все уровни иерархии ее экосистем, вообще природных систем: происходит эволюция многих эволюций, каждая из них обусловливает ряд ограничений. Например, земная гравитация отметает все варианты, не соответствующие ей. Ту же роль выполняет магнитное поле Земли. Ритмы Солнца налагают “вето” на многие варианты развития. И так до отдельного индивида, который зависит от всей иерархии своих надсистем, причем, чем ближе к нему надсистема, тем она жестче воздействует на него: взаимоотношения в группе, в стае куда важнее, чем внутри вида в целом, а система хищник -- жертва действует с большей силой, чем вариации магнитного поля. Воздействия происходят одновременно, на каждый организм, на любую их группу буквально обваливается шквал факторов, ограничивающих свободу направлений эволюции.

Значит, параллельно шел отбор не только эволюционных “букв” -- популяций и видов живого, но и “слов, предложений, целых кусков эволюционного текста” -- сообществ, биоценозов, экосистем различного уровня иерархии.

Каждый вышестоящий уровень иерархии ограничивает и потому направляет развитие систем более низкого уровня иерархии. Здесь напрашивается аналогия с трубой непрерывно уменьшающегося сечения, где скорость потока все время увеличивается, а возможность бокового движения газа или жидкости уменьшается. Стенки трубы символизируют объективные ограничения хода физических, химических и биологических процессов, их последовательность.

В природе роль стенок трубы играют экологические факторы: физические, химические и биологические, -- непосредственно и опосредованно воздействующие и в конечном счете определяющие “поток эволюции”, создающие направленную “эволюцию эволюций”. Выбор эволюционных вариантов не столь жесток, как в механической модели, но факторы среды ограничивают пути развития. Например, многие животные и растения американского материка сходны с теми, что развивались в Старом Свете. В биологии хорошо известны два ряда сходств в параллельных рядах: гомологического, формировавшегося по принципу родственности, например, многие черты у котиков, сивучей и каланов, и подобия, наблюдаемого у рыб, амфибий и водных млекопитающих, которые таксономически отстоят друг от друга очень далеко, например, сходство рыб и головастиков лягушек, акул и дельфинов.

Математические расчеты показывают, что жизнь современного типа с ее генетической информацией в ходе естественно направленной эволюции могла сложиться за срок 3,8 ± 0,6 млрд лет. Именно таковы датировки и древнейших палеонтологических находок. Древнейшее органическое вещество современного типа датируется 3,8 млрд лет (Гренландия), а в Австралии найдены древнейшие организмы, существовавшие 3,5 млрд. лет. Очевидно, эволюция шла на основе “кассетного” принципа: убыстрялась с усложнением структуры биосферы.

Ч.Дарвин гениально выявил механизм на нижних уровнях иерархии живого -- эволюцию в ходе естественного отбора. Во времена Ч.Дарвина теории систем еще не существовало. Позднейшие исследователи обращали слишком малое внимание на отбор в рамках высоких уровней иерархии природных систем, хотя такой отбор (пусть в наши дни менее жесткий или кажущийся таким) играет немалую роль в эволюции. Эту роль не следует игнорировать. Наоборот, она, несомненно, имеет большое значение и определяет существенную часть эволюционных перестроек во всей биосфере.

Тончайший механизм жизни на Земле складывался миллиарды лет. Он был отлажен внешними и внутренними факторами, развивался по строгим законам. Энергия, вещество и информация взаимодействовали так, что живое адаптировалось к любым воздействиям среды. Появление человека внесло существенные изменения в этот процесс. Разнообразие форм организации жизни начало стремительно сокращаться: значительно быстрее, чем когда бы то ни было, исчезали виды, стирались с лица Земли экосистемы и их функциональные части. Скорость антропогенного уничтожения (под влиянием деятельности человека) и сопутствующего ей естественного вымирания видов ныне в десятки и даже сотни раз выше, чем в эпоху вымирания динозавров, общее изменение лика планеты происходит в тысячи и десятки тысяч раз скорее. Эволюция вынуждена идти хотя и по прежним законам, но в рамках мощных антропогенных воздействий. Ее темпы диктуют эти воздействия. Возникает перенапряжение в эволюционном потоке. Исчезновение многих экосистем и даже в целом уровней их иерархии, например естественных степей, смененных пашнями и сенокосами, меняет всю кассетно-блочную структуру биосферы.

Все эти изменения не могут не вести к сбою в динамике и эволюции биосферы. Сколь велики эти изменения? Необходимы какие-то количественные показатели, позволяющие оценить, что допустимо, а что нет, вообще что для природных систем “много” и что “мало”. Такие “нормативы” не могут быть математически точными подобно физическим константам (значения ускорения падающего тела, скорости света и др.). Они определяются лишь порядком величин.

Одно из характерных явлений заключается в том, что общие ландшафтные процессы: почвообразование, зональное формирование растительности и др. -- сохраняют более или менее естественный характер, если сильно нарушено не более трех нижних уровней иерархии экосистем. Если нарушается четвертый уровень природной иерархии, наступает крупномасштабная катастрофа -- сухое и жаркое или холодное опустынивание. Необходимость сохранения иерархии экосистем и опасность разрушения трех или более уровней этой иерархии -- одно из определяющих показателей допустимости сбоя в динамике природных процессов.

Первая “точка Пастера” в эволюции биосферы, когда содержание кислорода в атмосфере планеты превысило 1% от современного, сделала возможной аэробую жизнь. Одновременно для анаэробов наступили тяжелые времена: для них кислород -- яд. Хронологически это произошло между 3500 и 2500 млн лет назад. Существует достаточно обоснованное предположение, что достижение первой точки Пастера заняло эволюционно очень короткое время, порядка 20 тыс. лет. Затем наступило замедление хода развития. Но тогда же была достигнута и вторая точка Пастера: концентрация кислорода превысила 10% от современной. Возникла предпосылка для образования озонового экрана, защищающего поверхность Земли от жесткого ультрафиолетового излучения Солнца. Это дало возможность жизни выйти сначала на мелководье, а затем и на сушу.

Величина содержания кислорода в атмосфере была причиной и одновременно отражением глобальных энергетических процессов. В них, как во всех остальных природных явлениях, есть переломные моменты -- пороги допустимых изменений. Нижний такой порог в энергетике природных процессов колеблется от десятых долей процента до очень немногих его единиц. Это наблюдение дало основание для формулировки правила одного процента -- изменение энергетики системы на величину порядка одного процента выводит эту систему из стационарного состояния и может вызвать ее деструкцию и переход в иное качество.

Накопленные данные показывают, что ныне человечество уже изменило энергетику биосферы более чем на 1%. Этот порог был достигнут в конце прошлого -- начале нынешнего столетия. В результате происходят сбои в действии многих закономерностей, в том числе, видимо, не удовлетворяется принцип Ле Шателье- Брауна: вместо того, чтобы под давлением антропогенных воздействий увеличивать сопротивление им, системы жизни начинают саморазрушаться: увеличивается опустынивание, возникают массовые размножения организмов или резкое снижение их численности.

Не менее важен порог -- правило десяти процентов, в соответствии с которым, изъятие из экологического компонента и уровня экологической пирамиды в среднем более 10% вещества (в сухом весе или энергетическом выражении) ведет природную систему к разрушению. И здесь, конечно нет “магического числа” 10, воздействие фактических изменений зависит от многих факторов и колеблется порой довольно сильно, но порядок чисел сохраняется.

Вспомним закон Р.Линдемана о переходе с одной ступени экологической пирамиды на другую не более 10% веществ: в среднем в биосфере растения при фотосинтезе усваивают порядка 1% энергии , поступающей к поверхности планеты от Солнца, а от образованной биомассы (первичной продукции растений) консументы нижнего порядка используют около 10%, а позвоночные животные, как консументы высших порядков, -- около 1% от первичной продукции растений. В этот естественный процесс вмешался человек. Как консумент высшего порядка, он должен делить с другими животными тот 1% первичной продукции, который “положен” всем консументам согласно правилам одного и десяти процентов. Между тем, человек забирает по крайней мере в 10 раз больше отпущенного лимита даже не ему, а в совокупности с “братьями его меньшими”, которые на самом деле эволюционно старше. Дележ явно не в пользу диких животных и других организмов, и их исчезновение закономерно неизбежно. Но затем столь же неукоснительно, по тем же законам, должно последовать и самоуничтожение человечества. Ведь человек, как биологический вид, также ограничен биосферными правилами одного и десяти процентов и всеми другими законами бытия.

4. ЧЕЛОВЕК В ПРИРОДЕ И ОБЩЕСТВЕ

Глобальный экологический кризис стал свершившимся фактом. Нет недостатка в самых мрачных прогнозах. Утверждается, что гибель или роковая деградация человечества наступит не позднее чем через несколько десятилетий. Перечень общепланетных и региональных экологических угроз все время расширяется. Он включает острые непосредственные воздействия на природную среду с ее немедленной деградацией или резким ухудшением и ряд длительных изменений в природе, приводящих к катастрофическим последствиям.

К гибели биосферы приведет не только уничтожение хотя бы одного компонента биосферы, но и даже нарушение связи между компонентами (рис. 21).

Рис.21. Антропогенное влияние деятельности человека на компоненты биосферы:

1 - растительный мир; 2 - животный мир; 3 - почва; 4 - водные ресурсы; 5 - атмосфера; 6 - климат; 7 - рельеф; 8 - сырьевые ресурсы земли.

Группа непосредственных антропогенных воздействий включает:

· постепенное изменение климата планеты из-за возрастания тепличного (парникового) эффекта от накапливания в атмосфере СО, метана и других малых газовых примесей, окислов азота, аэрозолей, легких радиоактивных газов, изменения концентрации озона;

· общее и местное (над полюсами, отдельными регионами суши) разрушение биосферного озонового экрана;

· загрязнение Мирового океана и его морей тяжелыми металлами, сложными органическими соединениями (фенолом, полибифенилами и др.), нефтепродуктами, радиоактивными веществами; насыщение его вод углекислым газом; подкисление мелководий за счет окислов серы и азота; захоронение в океане ядовитых и радиоактивных веществ, в том числе военного назначения (ОВ, отслужившие взрывчатые вещества и т.п.);

· разрыв нормальных экологических связей между океаном и водами суши в связи со строительством плотин на реках, в том числе повышение уровня грунтовых вод, изменение твердого стока, нерестовых путей и т.п.;

· загрязнение атмосферы, особенно нижней тропосферы, с образованием кислотных осадков, высокотоксичных веществ (типа фосгена и др.) в результате вторичных химических реакций, имеющих бесконечный цепной характер, в том числе фотохимических (в этом причина разрушения и озонового экрана, на который воздействуют фреоны, водяные пары, окислы азота, малые газовые примеси);

· загрязнение вод суши, в том числе речных, служащих для питьевого водоснабжения, высокотоксичными веществами, включая диоксины, тяжелые металлы, фенолы и др,;

· радиоактивное загрязнение отдельных районов в связи с текущей эксплуатацией атомных устройств, чернобыльской и уральской катастрофами, испытанием атомного оружия, захоронением радиоактивных отходов;

· продолжающееся накопление на поверхности суши бытового мусора и промышленных отходов, в особенности практически неразлагающихся пластмасс и других высокополимерных веществ;

· загрязнение подземного пространства, включая подземные воды, что делает их непригодными для водоснабжения и угрожает пока еще мало известной жизни в литосфере;

· сокращение площади лесов, ведущее к дисбалансу газов атмосферы, в том числе к сокращению концентрации кислорода в атмосфере планеты;

· массовое и быстрое, лавинообразное исчезновение биологических видов, в том числе хозяйственно полезных;

· изменение размера, энергетической и биогеохимической роли организмов, переформирование пищевых сетей, возникновение новых экологических ниш, заполнение их видами, ранее бывшими редкими и не игравшими ведущей роли в сообществах, массовое размножение отдельных организмов;

· нарушение иерархии экосистем в связи с исчезновением их нижнего звена (или звеньев), “стирание” природной сетки биогеоценозов, увеличение системного однообразия, что снижает надежность работы природных систем;

· нарушение общего экологического баланса с исчезновением рек, деградацией растительности и другими подобными результатами;

· опустынивание планеты как вширь, так и на уже охваченных этим процессом территориях;

· ухудшение среды жизни в населенных местах, прежде всего в крупных городах: переуплотнение населения, шум, загрязнение воздуха и воды, зрительное подавление психики человека высокими зданиями, отсутствие природной среды (зелени, открытых водоемов, птиц и т.д.), возникновение специфических городских болезней;

· общее истощение и нехватка природных ресурсов для развития человечества;

· относительная и абсолютная перенаселенность планеты, угроза включения факторов, зависящих от плотности человеческих популяций.

Группу косвенно действующих опасных хронических изменений можно начать с разрушения структуры биосферы. Во многих местах функциональные границы экосистем потеряли зримость, потому что стерты человеческой деятельностью. Люди, нарушая природу, оставляют клочки от разных экосистем или глубоко их преобразуют. Возникают новые образования из так называемой вторичной растительности, той, что выросла после уничтожения коренного естественного растительного покрова.

Совершенно очевидно и бесспорно, что если существует какая-то структура, то ее появление не случайно. Любой орган индивида необходим ему для нормальной жизни. Иначе зачем бы он существовал? Так и в живой ткани планеты. Разрушение внутренней структуры биогеоценоза ведет к его стиранию с лица земли. От этого сначала изменяется работа биокомплекса, а затем исчезает и сам этот комплекс. Распад многих биокомплексов изменяет характер биолокуса индивидуального ландшафта. И физиономически (по внешнему виду), и функционально (по производимой в биосфере работе) на его месте появляется нечто иное: вместо лесного ландшафта сначала лесолуговой и лесополевой, а затем абсолютно безлесые пространства сменяют густые в прошлом леса. А вслед за этим -- нарушение целостности биома, т.е. совокупности видов растений и животных, населяющих данный район. Уже сейчас южная часть лесной полосы превратилась в антропогенную лесостепь. В Сибири ее северную часть называют “подтайгой”.

Наблюдения показывают, что разрушение структуры и иерархии экологических систем небезобидно. Если возникает безликий континуум (лат. continuum -- непрерывное , сплошное единство) и этот процесс охватывает три и более этажа лестницы иерархии экосистемы, то начинается сначала замедленный, потом все более ускоряющийся процесс деградации, опустынивания: искажаются процессы образования почв, меняется химия среды, исчезают многие виды организмов. Процесс идет лавинообразно и остановить его очень непросто.

В данном случае наблюдается полная аналогия с развитием злокачественной опухоли. Высший организм всегда составлен из разных тканей и многих органов. Если их сменяет нагромождение одинаковых клеток, организм существовать не может. То же происходит в случае, если стираются грани между органами. Аналогично потеря “органов” биосферы, экосистем, выражающаяся в однообразии живого покрова планеты, ведет к возникновению неестественных ”гибридов”.

Исчезновение видов -- не просто механический процесс. Совсем “голой” земля не остается. Существуют определенные законы или, как говорят, алгоритмы замен одних видов биогеоценозов и биокомплексов другими. При этом каждый организм и экосистема по-своему проводит и использует ту энергию, которая приходит к Земле от Солнца. Отнюдь не все равно, где живет слон, буйвол, коза или кролик, тем более мышь или саранча: чем мельче организм или совокупность организмов в экосистеме, тем в среднем интенсивнее обмен веществ и использование энергии. Не случайно существуют организмы разного размера, неодинаковой суточной активности и т.д. Сейчас происходит исчезновение видов с крупными особями и замена их видами с мелкими особями. Полностью безлесая Земля, населенная живой мелкотой, будет иной, чем сейчас. Изменятся круговороты всех веществ, газовый состав атмосферы, количество и качество воды в реках, т.е. наступят другие условия жизни. Они могут оказаться совершенно не пригодными для существования человека, который закономерно вымрет как биологический вид.

Рис.22. Изменение потока энергии:

а - до исчезновения вида; б - после исчезновения вида

Замена экосистем в биосфере и биологических видов в экосистеме подчинена строгим закономерностям. Прежде всего, они вызывают изменения в потоках энергии. На рис.22 показаны такие потоки, падающие на Землю и отраженные от нее (потоки энергии обозначены сплошными линиями, а связи между экосистемами или видами, т.е. любыми природными образованиями, -- пунктирными линиями). Если исчезла экосистема, вид и т.п., обозначенные стрелкой 3, то энергия пойдет по “каналам” 2 и 4 (см.рис.22,б). Исчезнуть энергия не может: для Земли это “принудительный” процесс, ею “командует” Солнце. Связи между природными системами (на рисунке 1,2,3,4 и 5) останутся, но все они от a до d станут иными (a¹, ..., d¹). Виды, экосистемы, обозначенные на рисунке стрелками 2 и 4, станут многочисленнее. Энергетика природных образований изменится, произойдет общая перемена в структуре и жизни этих систем. Если процесс охватит всю планету, как это и происходит сейчас, то лик Земли преобразится коренным образом.

Рис.23. Смена видов в экосистемах

Рисунок 23 показывает, что может быть несколько вариантов смены видов. В случае 1 одни виды (А, С, Е) сменяют другие (В, D).Возникает новая экосистема. В случае 2 экосистема сохраняется, но два вида (В,D) умножается в числе, а в случае 3 -- лишь один вид (С) увеличивается в числе. Конечно, процесс идет намного сложнее -- рисунок отражает лишь общую схему.

Существуют определенные правила смены видов, экосистем и т.д. Во-первых, ниша не остается свободной. Во-вторых, крупные организмы исчезают раньше и их сменяют мелкие. В-третьих, как правило, эволюционно более высокоорганизованные виды бывают вытеснены менее высокоорганизованными, быстрее размножающимися, более примитивными существами, поскольку им времени для адаптации надо меньше, так как их потребности меньше и более разнообразны. Этим объясняется увеличение разнообразия видов с упрощением их организации. Наконец, всегда побеждают те, кто легче и быстрее изменяется, в том числе генетически (рис.24).

Рис.24. Последовательность замены и исчезновения видов в экосистемах:

1 - крупные млекопитающие; 2 - мелкие млекопитающие; 3 - простейшие; 4 - бактерии (затемнением показана изменчивость бактерий)

Типичным, хотя и гипотетическим примером очень неблагоприятного возникновения вида может служить вирус иммунодефицита человека (ВИЧ), вызывающий пока неизлечимое заболевание -- “чуму XX века” -- СПИД (синдром приобретенного иммунодефицита). Человеческий организм -- это место жизни многих, в том числе болезнетворных организмов. Когда многие болезни были побеждены и уничтожены их возбудители, возможно, появилось “пустое” место. Его и заполнил вирус СПИДа. Его возникновение соответствует закономерностям, приведенным выше: он мелок, примитивен, относительно быстро размножается и очень изменчив. Всем известен своим коварством вирус гриппа, который имеет множество форм. ВИЧ в 10 раз изменчивей.

Подобные процессы могут и должны повторятся, если медицина не станет переходить на экологические рельсы. Болезнетворных супостатов нельзя уничтожать. Живая сыворотка, делающая их “друзьями”, значительно рациональнее полного искоренения возбудителей болезни (Наполеон Бонапарт говорил: “Самое простое средство победить врага -- сделать его другом”).

Все перечисленные процессы, и острые, и хронические, ведут к потере экологического равновесия -- общему изменению лика Земли. На этой резко измененной планете люди будут терпеть огромные экономические уроны, переживать социальные потрясения, а может быть, на ней вообще не сможет жить человек…

Подобные катаклизмы пережили наши далекие, еще дочеловеческие непрямоходячие и доразумные предки. Природа менялась, делалась все суровой и менее благоприятной для их жизни, угрожала им уничтожением. Но эволюция нашла выход: появился разум и одновременно прямохождение. Пусть этот разум был лишь проблесками, но то был совершенно новый путь эволюционно развития. Так природный экологический кризис породил ветвь разумных существ, научившихся в борьбе за выживание делать орудия труда. В жесточайшей борьбе за существование сохранился лишь эволюционный ряд, вернее веер, в конце концов приведший к человеку разумному. Остальные человекообразные вымерли, а отчасти были уничтожены в неравной борьбе со своими более развитыми конкурентами.

Процесс (рис.25) шел в течение тысячелетий, но в ответ на ухудшение условий жизни, породившее самого прачеловека, в его популяциях происходила неспешная “инструментальная революция” -- усовершенствование орудий труда. Здесь объединились два ряда развития -- самоусовершенствование умений само по себе и то же усовершенствование в ответ на ужесточение условий жизни.

Орудия труда, охота, умения человека становились все совершеннее. Изощренная коллективная охота давала обильную пищу. Человек явно превосходил животных в умении приспособиться к меняющимся условиям жизни. Агрессивное двуногое существо проявляло необычайную активность и обладало большой подвижностью. Люди осваивали огромные пространства. Они охотились большими группами, значительно большими, чем стайные животные. И не только непосредственно путем загона или из засады, как животные, но и с помощью различных ухищрений: ям, ловушек, даже огня. Они поражали жертву на расстоянии камнями, палками, позже дротиками, копьями, затем стрелами; били каменными топорами, деревянными дубинами-булавами. Этот арсенал абсолютно недоступен животным и по тем временам был очень эффективен. Было подмечено, что выжигание пастбищ приводит к их более раннему позеленению после сухого периода года или зимы. Трава тут растет интенсивнее и тем привлекает травоядных животных. Научились люди и менять угодья охоты по сезонам, оставлять нетронутыми места размножения животных, по возможности сохранять приплод объектов промысла. Такое примитивное хозяйствование было уже огромным сдвигом, который может быть назван биотехнической революцией в человеческом развитии.

Однако все-таки ресурсы охоты скудели. Люди полностью уничтожили огромное число видов животных. Это время называют эпохой перепромысла. Она привела к коренному изменению отношения человека к природе. Его биотехническое хозяйствование перешло от присваивающей фазы к производящей. И сначала были одомашнены животные, дававшие мясо. Одновременно собирательство растений, а затем и примитивный уход за ними, высевание семян привели к развитию земледелия. Вероятно, вначале оно базировалось на переувлажненных землях, особенно тех, что бывали залиты в дни половодья.

Рис. 25. Этапы развития человечества в его взаимодействии с природой и ее ресурсами

Исторически развивались три группы хозяйственного уклада -- использования природных ресурсов. Кочевое скотоводство в сухих степях было самодостаточно для жизни людей, а земледелия тут не могло возникнуть из-за неблагоприятности климата. Скотоводство без земледелия составило одно из направлений развития. Позже, например, печенеги и половцы, особенно монголы, создали своеобразные кочевые культуры. В Центральной Америке не было животных, вполне пригодных для одомашнивания. Там земледелие развилось практически без скотоводства. Одна из таких известных культур -- цивилизация народов майя. Наиболее жизнеспособным оказалось гармоничное сочетание земледелия и скотоводства.

Вначале земледелие было поливным, базировалось на естественно происходивших паводках или позже искусственном обводнении. На этом приеме основывалась культура древнего Вавилона и Египта, Юго-Восточной Азии и многих других районов. Понадобилось немало времени, чтобы земледелие вышло и закрепилось на неполивных, богарных полях. Это была вторая сельскохозяйственная революция, если первой считать появление земледелия и скотоводства как таковых. Она шла в два этапа. Сначала, как в Древнем Риме, земледелие охватило огромные по тем временам латифундии. Рабы возделывали поля, в одних местах поливали их с помощью оросительных систем, в других просто распахивали. Но если плодородие поливных земель в значительной мере поддерживается илом, приносимым водой, то на богаре требуется вносить удобрения. Как свидетельствуют труды древнеримского агронома Колумеллы, латифундисты этого не делали. Да это и было невозможно при столь больших полях и при полной незаинтересованности раба в результатах труда. Понадобилось измельчение полей и новый хозяин и работник на них: сначала колон, а потом и крестьянин, вольный и крепостной. Это была вторая фаза второй сельскохозяйственной революции.

Кочевой образ жизни большей части населения резко снизился. Люди осели на земле. Сложилось средневековое общество натурального хозяйства.

Мрачное средневековье было не столь малоподвижным, как иногда представляется. Доказательство тому -- крестовые походы (XI-XIII вв.) и более ранние многочисленные подвижки европейских племен, получившие название Великого переселения народов (IV-XI вв.). В то же время перемещались и многие народы Востока, вспомним хотя бы монгольскую экспансию. В передвижение вовлекались десятки и сотни тысяч людей, что в результате привело к перенаселению некоторых регионов и возникла проблема с ресурсами жизнеобеспечения. Недостаток средств к жизни вызвал великие географические открытия XV-XVII вв. И если бы хватало ресурсов для развития Европы, не была бы тогда открыта Америка и Ф.Магеллан не совершил бы свое кругосветное плавание (1519-1522 гг.). Относительно развитой части мира не стало хватать ресурсов для развития, и они были найдены за счет заморских земель-колоний.

Но завоевание колоний -- это пассивный экстенсивный (расширительный) путь развития, в частности освоение все новых земель. Со снижением резервов новых земель стала жизненно необходимой интенсификация, в том числе и земледелия. Это и была промышленная революция, начавшаяся в XVII в. Промышленная революция ознаменовалась уничтожением лесов, многих видов животных и растений, усилением использования минеральных ресурсов, заменявших продукцию лесов и полей, постепенной химизацией всех сторон жизни, захватническими войнами и грабежом одних народов другими. Началось интенсивное загрязнение отдельных регионов планеты, прежде всего Западной Европы.

Возникла массовая эмиграция населения в Америку и Австралию, отчасти в Азию и Африку. Она несколько смягчала относительную перенаселенность Западной Европы. Но и новые страны становились все более загрязненными, а мест для переселения излишков людей становилось все меньше. Наступил этап глобального перенаселения планеты. Интенсивная разработка ресурсов, прежде всего минеральных, становилась все менее эффективной. Требовались новые пути развития. Их предлагала наука. В ходе научной революции возникли практически все крупнейшие дисциплины научного знания, были сформулированы многие фундаментальные законы науки. В конце XIX -- начале XX в. научная революция переросла в техническую, или научно-техническую. Ее успехи привели к прогрессу человечества, но одновременно увеличили перенаселенность и загрязненность планеты. Сельское хозяйство начало базироваться на химических удобрениях, массовом применении пестицидов, гормонов, антибиотиков и различных способах хозяйственного допинга. Наметилась нехватка отдельных видов ресурсов: нефти, редких металлов и др.

Колонии потеряли свое прежнее значение. Наступила естественная деколонизация, ускоряемая освободительными движениями народов. Целесообразней стало получать ресурсы не путем грубой силы, а на основе функционирования мирового экономического рынка. Это не освободило человечество от войны за право использования ресурсов и в какой-то степени даже усугубило национальные конфликты.

Экологический кризис, вызванный интенсификацией эксплуатации человеком природы, сначала настиг развитые страны, а затем распространился повсеместно, охватил экономику и социальные сферы жизни человека. Самым опасным следствием интенсивной промышленной деятельности стало загрязнение природной среды. Организмы-редуценты перестали справляться с отходами этой деятельности: веществами-загрязнителями. Поэтому данный этап экологического кризиса можно назвать кризисом редуцентов (рис.26).

Рис.26. Закон человеческой деятельности

Сравнение (см. рис.4) природного цикла с производственным (рис.26) показывает их резкое отличие. Первый создавался в процессе эволюционного развития биосферы в течение Dt ? ? . В результате взаимодействия продуцентов, консументов, редуцентов за это время создалась саморегулирующая уравновешенная система, конец функционирования которой совпадает с началом цикла, при этом ни на одном технологическом этапе в отличие от практической деятельности человека не выделяется в окружающую среду никаких вредных побочных веществ -- отходов. Природа полностью учитывает результат функционирования каждого предыдущего технологического этапа в последующем. Человек (общество) обладает волевым началом, основная задача его состоит в удовлетворении своих потребностей за наиболее короткое время. Развитие общественных систем, промышленности, сельского хозяйства, строительства, урбанизация осуществляется за весьма малый промежуток времени Dt ? 0 по сравнению со временем эволюционного развития биосферы. По аналогии с общей теорией относительности Энштейна (чем быстрее движется тело, тем оно тяжелее) для эволюции человека (общества) -- чем меньше Dt, тем больше нагрузка на природу, т.е. тем больше несоответствие эволюционным законам мироздания.

В производственном цикле (см. рис.26) на каждом технологическом этапе получаются излишки -- отходы. Это вещества, не свойственные окружающей среде, а следовательно вредные для нее. Отходы деформируют все физические компоненты биосферы: гидросферу, атмосферу, топосферу, изменяя их химический состав, физические свойства и другие характеристики значительно шире и глубже допустимого эволюционным диапазоном min-max колебаний. Такие изменения вызывают деформацию всего живого вещества, поскольку оно может функционировать только в определенном диапазоне изменений условий существования. Живое вещество не способно за короткий промежуток времени адаптироваться к большим изменениям среды обитания.

Вероятно природа “не научилась” еще учитывать “силу разума” человека. Следовательно, это должен сделать сам человек. Задача человека -- научится полностью соответствовать в своей деятельности законам мироздания. Если он этого не сделает, а так и будет жить по своим законам-правилам, то непременно придет к гибели.

Человек может выйти из этого кризисного состояния, если на основе своего разума, он, как консумент, найдет выход из кризисного состояния, т.е. подберет необходимые редуценты и замкнет технологический цикл своей деятельности. На это у него осталось мало времени.

Человечество превратилось в единую глобальную, как говорил В.И.Вернадский, “геологическую” силу. Оно невероятно возросло в числе (рис.27). Замаячил призрак всеобщей гибели, и это означает необходимость новой социально-экономической, на этот раз гуманитарной экологической революции, революции экологического планирования. Кончилась эпоха производящего хозяйства. Сложившаяся техносфера начала преобразовываться в ноосферу (греч. noos -- разум), эпоху разумной саморегуляции и самоограничения человеческого общества, в частности и в росте численности населения земли.

Рис. 27. Различные этапы цивилизации человечества

Кризис редуцентов не единственное проявление экологических сложностей в развитии человечества. Одновременно наступает общий экологический дисбаланс, о чем упоминалось выше, и почти синхронно происходит еще одно явление -- человечество упирается в невозможность производства все большего количества энергии. И не потому, что нет ее источников, они практически неисчерпаемы, но потому, что биосфера планеты может выдержать лишь определенную антропогенную энергетическую добавку к потоку энергии, приходящей от Солнца. Земле угрожает тепловой, в своей основе термодинамический кризис. Если на историко-экологические события наложить шкалу времени, то можно подметить учащение переломных моментов в жизни человечества. Это учащение укладывается (рис.28) в экспоненциальную кривую, характер которой свидетельствует о происходивших и ожидаемых максимальных изменениях в общественных процессах: старый путь развития кончается и начинается новый.

Рис. 28. Закономерность изменения общественных процессов

Можно с уверенностью сказать, что возникающие перед человечеством трудности не фатальны. Если, конечно, оно перейдет на разумный путь развития, включив механизм своего разума… Немецкий физик и философ XVIII в. Г.Х.Лихтенберг (1742-1799) верно заметил: “Не грубые заблуждения, а тонкие неверные теории -- вот что тормозит обнаружение научной истины”. Ему вторил Ч.Дарвин: “Невежеству удается внушить доверие чаще, чем знанию”. Генрих Гейне (1797-1856) с горечью подметил: “Существует лишь одна мудрость, и она имеет определенные границы, но глупостей существует тысячи, и они беспредельны”. И это опасно. Сейчас один неверный шаг может привести человечество в небытие.

Псевдонаучные воззрения отнюдь не всегда результат злой воли, чаще они результат заблуждений. Так, во всех книгах последнего времени указывается на то, что природные ресурсы делятся на исчерпаемые и неисчерпаемые. Но как может быть что-либо бесконечным, неисчерпаемым на конечной по размерам и возможностям планете? Явная ошибка. Но она регулярно повторяется, даже в учебниках.

Или еще пример. Есть точка зрения, что возможно разумное управление природными процессами, даже эволюцией. Прекрасное пожелание. Но легко подсчитать, что управление эволюцией на планете требует хотя бы математического расчета ее хода. Разнообразие ферментов и их сочетаний определяют числом 10⁴⁰⁰⁰⁰, генетическая разнокачественность достигает числа 10¹⁰⁰⁰. Возьмем человека. Его индивидуальность могла накапливаться с периода возникновения преджизни, 5 млрд. лет. Сколько же генетических переборов должно было приходится на одну особь сначала праорганизмов, потом животных -- предлюдей, а затем и человека? Средний темп эволюции за 5 млрд. лет вычислить легко:

10¹⁰⁰⁰/5· 10⁹ ? 2· 10⁹⁹⁰ изменений в год.

Условно примем, что скорость смены поколений 4 млрд лет была всего 2 часа. Получается 12 поколений в день, 4380 -- в год. Следовательно, на каждое поколение приходится 5· 10⁹⁸⁹ переборов. Для упрощения возьмем невероятное число особей 5· 10¹⁶, а число видов -- примерно 10⁶. Тогда перебор генетических вариантов составит… 10⁹⁶⁷ на одну (!) “среднюю” особь.

Чтобы рассчитать такое количество вариантов на 10 млрд ЭВМ, работающих со скоростью 1 млрд бит в секунду (и то и другое число фантастично), необходимо (в году 31536000, или округленно 3· 10⁷ секунд) грубо ориентировочно

10⁹⁶⁷/ (3· 10^7· 10¹⁹) ? 3,3· 10⁹⁴⁰ лет,

тогда как наша планета и даже Галактика существуют не более 20 млрд. лет (2· 10¹⁰). Ясно, что эволюция шла не путем элементарных разовых изменений, не “буквами”, а “словами” и “предложениями”. Но для того, чтобы их расшифровать, нужны невероятные усилия, скорее всего, многие годы.

И еще одно наивное заблуждение человечества. Ему кажется что оно может выйти в космос и заселить другие планеты. Изучение космоса необходимо для познания Земли, развития науки, но думать о заселении других планет -- это значит идти уже пройденным путем экстенсивного расширения обитаемого мира. После этого шага исторически человечество совершило еще два: интенсифицировало хозяйство и начало саморегуляцию. Едва ли у людей хватит средств и сил, чтобы одновременно решать острейшие проблемы саморегуляции и осваивать дальний космос. Слишком велики должны быть вложения энергии и средств. Лучше идти реальными путями, повернувшись в развитии на 180? : от покорения природы к преобразованию самого человечества. И тогда жить ему на маленькой, но уютной и приспособленной для него планете Земля!

ВМЕСТО ЗАКЛЮЧЕНИЯ

Все информационное пространство, связанное с проблемами окружающей среды, заполнено различными расхожими стереотипами, которые требуют пересмотра и замены. Например, стереотип безотходности технологии просто неверен, так как человек не производит ничего, кроме отходов. Таков же стереотип об обществе потребления как причине экологических бедствий. Первопричиной бедствий служит экономический рост, а не само по себе потребление. Этот перечень можно продолжить. Остро назрела необходимость рассмотрения проблем окружающей среды с позиций новой парадигмы, которая автоматически снимает старые стереотипы.

Если внимательно проанализировать наши представления об экологических проблемах, основанные на принципах техногенной цивилизации и традиционно существующих правилах, то можно увидеть всю иллюзорность надежд на сохранение окружающей среды и выживание людей при обычных действиях и при надеждах лишь на технологию и финансовые затраты. Стратегия устойчивого (поддерживаемого) развития -- это стремление найти выход из кризиса и это же главный стереотип настоящего времени, в основе которого лежит ожидание чуда: попытка минимизировать воздействия человека на окружающую среду в надежде на то, что биосфера, как система жизнеобеспечения, сохранит свои функции вплоть до момента стабилизации населения Земли в XXI веке. Сомнительно, совершится ли такое чудо. Реальность такова, что человечество уже живет в разрушающейся биосфере, в условиях все нарастающего жестокого экологического кризиса, который, если все и дальше пойдет самотеком, неизбежно перерастет в кризис цивилизации.

Но недостаточно разрушить старые стереотипы или выступить против существующих правил, которые не соответствуют новым реалиям. Необходимо сформулировать новые правила, сформулировать (не просто провозгласить) новое мышление. Это самая трудная задача, так как прежние доктрины, мифы, религии, которые когда-то способствовали устойчивости общества и окружающей среды, все еще владеют умами большинства людей, хотя уже давно перешли в разряд неверной информации. К сожалению, человек отличается от других крупных млекопитающих не только тем, что он способен мыслить, но и тем, что способен воспринимать, создавать и воспроизводить неверную информацию, верить в мифы и иллюзии, а главное, действовать в соответствии с неверной информацией. Одна из таких иллюзий -- возможности нашей техногенной цивилизации, породившей заблуждение, что человек может все. Еще одна иллюзия -- это выдвижение на самое приоритетное место личной свободы (прав человека). Этот замечательный лозунг тоже представляет собой красивую иллюзию, особенно если он трактуется в духе “свободы от”, а не “свободы для”, если он не находится в согласии с ответственностью не только перед современным обществом, но и перед всей жизнью, которая материализована в биоте нашей планеты.

Совершенно очевидно, что современное общество не найдет решения экологических проблем, если не изменит своего мышления, своих норм поведения. Современная цивилизация с ее образом мышления и нормами поведения не обеспечивает устойчивого существования человека, окружающей среды и продолжения жизни. Здесь вполне уместно вспомнить слова Ганди: “Мы сами должны быть тем изменением, которое мы хотим увидеть в мире”.

ЛИТЕРАТУРА

1. Реймерс Н.Ф. "Надежды на выживание человечества: концептуальная экология". - М., 1992

2. Евтюхин Н.В. "Экология". -М., 1997

3. "Экология". Под редакцией С.А. Боголюбова - М., 1997

4. Банников А.Г., Вакулин А.А., Рустамов А.К. "Основы экологии и охрана окружающей среды". - М., 1996

5. Кормилицын В.И., Цицкишвили М.С., Яламов Ю.И. "Основы экологии". - М., 1997

6. Горелов А.А. "Экология". - М., 1997

7. "Экология. Охрана природы и экологическая безопасность". Под редакцией В.И.Данилова-Данильяна. - М., 1997

8. "Экологические проблемы. Под редакцией В.И. Данилова-Данильяна. - М., 1997

9. Тер-Акопян А.А. "Безопасность человека". - М., 1998

10. Арбузов В.В. "Мировоззренческие основы экологии". - С.-П., 1998

11. Акимова Т.А., Хаскин В.В. "Экология" - М., 1999

12. Протасов В.Ф. "Экология, здоровье и охрана окружающей среды в России". - М., 1999

13. Шилов И.А. "Экология" - М., 2000

14. Яншин А.А., Мелуа А.И. "Уроки экологических просчетов". - М., 1991

15. Казанский Ю.А. "Введение в экологию". - М., 1992

16. Одум Ю. "Экология: в двух частях. - М., 1986

17. "Экологические очерки о природе и человеке". - М., 1988

18. Вернадский В.И. "Биосфера". - М., 1993

19. Небел Б. "Наука об окружающей среде". - М., 1993

20. Ревель П., Ревель Ч. "Среда нашего обитания". - М., 1994

21. Гиляров А.М. "Популяционная экология". - М., 1990

Размещено на Allbest.ru