Make your own free website on Tripod.com

ЭКОЛОГИЯ

ЭКОЛОГИЯ

Представьте себе, что на окраине одного города построили новую школу, рядом с красивым сосновым лесом. Ученики школы вместе с учителем решили организовать рядом со школой игровую площадку. Территория прилегающего к школе дворика о казалась маленькой. Тогда ученики предложили вырубить кустарник на опушке леса, чтобы разместить площадку. Однако после продолжительного спора было принято решение: не вырубать кустарник. Как вы думаете, почему?
Живая природа развивалась на нашей планете многие миллионы лет. В течение этого времени возникали новые виды растений и животных, многие виды вымирали. Живые организмы приспосабливались к изменяющимся условиям среды обитания, межд у ними устанавливались взаимосвязи. Так, известно, что растения с помощью солнечного света образуют органические вещества и кислород, которые используют животные для питания и дыхания. Существование животных на определенной территории всегда связано с ра стениями. Если уменьшить или увеличить численность растений, то соответственно изменится и численность животных. Наряду с этим могут измениться и погодные условия: температура, влажность, направление и сила ветра. Поэтому любые изменения человеком окружа ющей среды должны предварительно анализироваться, чтобы не нарушить природное равновесие. Этим занимается наука - экология.

ЭКОЛОГИЯ - наука о взаимосвязях живых организмов со средой обитания.

Экология изучает взаимоотношения между организмами в экосистемах. "Экос" означает дом, то есть сообщество живых организмов и среда его обитания. Система - это целое, состоящее из взаимосвязанных элементов и обладающее определенным и функциями. Функция - это свойство системы.

ЭКОСИСТЕМА - это сообщество живых организмов и среда его обитания.

Экосистемы можно условно разделить на две большие группы: естественные и искусственные. Естественные экосистемы созданы природой: ручей, река, опушка леса, лес, луг. Искусственные экосистемы созданы человеком: огород, сад, пастбища.
Итак, непродуманные изменения экосистем человеком приводят к нарушениям природного равновесия в них. Поэтому, прежде чем изменять природную среду, необходимо изучить строение и взаимосвязи между растениями, животными и неживой при родой.

ЭКОСИСТЕМЫ

Как вы думаете, является ли капля воды из водоема экосистемой? Для ответа на этот вопрос нужно поместить каплю воды на предметное стекло и рассмотреть ее под микроскопом.

Правила работы с микроскопом

1. Установите микроскоп слева от себя на расстоянии 5 см от края стола.
2. Переведите объектив на малое увеличение (х8 раз) и настройте освещение с помощью зеркала.
3.Положите препарат на предметный столик, и с помощью регулировочного винта настройте резкость изображения.
Устройство микроскопа.
После настройки резкости изображения вы увидите много интересного: пузырьки воздуха, мельчайшие частички почвы, кусочки растений, одноклеточные живые организмы (амеб, инфузорий, хламидомонад, эвглен и др.).
Капля воды из водоема под микроскопом.

Теперь, когда мы рассмотрели каплю воды, нужно вспомнить, что такое экосистема и сравнить с тем, что мы увидели под микроскопом. Вывод, который мы можем сделать: капля воды, в которой находятся живые микроорганизмы,- это экосистем а. Но ведь и вся природа на Земле является экосистемой.
Как же организованы экосистемы на нашей планете? Экосистема состоит из основных элементов (факторов): абиотических (неживых), биотических (живых) и антропогенных (деятельность человека). К абиотическим относятся: температура, кислотнос ть, влажность, направление и сила ветра, освещенность, звуки, шумы. К биотическим элементам относятся живые организмы: растения, животные, грибы и бактерии. Почва состоит из живых и неживых элементов. Антропогенные - это положительное и (или) отрицательн ое воздействие человека на факторы экосистемы.
Для изучения и изменения экосистем ученые используют различные методы: наблюдение, измерение, моделирование, опыт, диалектический анализ, конструирование. Экологическая культура человека - это не только знания об экосистемах, но и умение исследовать их состояние и развитие, создание технических конструкций, не разрушающих природу.

ЗАКОНЫ ЭКОЛОГИИ

Начнем с примера, демонстрирующего нарушения этих законов. Бассейн Аральского моря - единая природная система. Площадь Аральского моря до последнего падения его уровня составляла 68,32 тысячи квадратных километров (66,09 тысячи кв адратных километров - водное зеркало и 2,23 тысячи квадратных километров - острова); объем воды в нем был около 1066 км3 , максимальная глубина - 60 м, на большей части -менее 30 м . Существование моря зависело прежде всего от объема воды, поступающей в него из рек Амударьи и Сырдарьи,-это два главных источника, питавших море пресной водой. Осадки над акваторией Арала выпадают в незначительном количестве. Морская вода - слабо щелочная. Соли в морскую воду поступали в основном с речным стоком в количеств е 23,79 миллионов тонн в год.
В результате все возрастающего забора воды из питающих море рек, уровень Аральского моря упал с 53 м в 1960 году до 40,3 м в 1987 году, площадь моря уменьшилась с 67 до 41 тысячи квадратных километров. Соленость морской воды возро сла с 10 до 24 процентов, а по последним данным - до 30 процентов. Из года в год возрастающий разрыв между количеством испаряемой воды и постоянно уменьшаемым объемом поступающей в море воды привел к значительным количественным и качественным гидрологиче ским изменениям деградационного направления, повысилась щелочность морской воды за счет увеличения в ней солей вследствие испарения. Ухудшился кислородный режим, вместе с ним неуклонно повышалось количество ядохимикатов, минеральных удобрений и других за грязнителей, а содержание органических веществ падало из-за уменьшения притока пресной воды.
На примере Аральской катастрофы можно иллюстрировать негативные последствия нарушения законов экологии Б.Коммонера.

ПЕРВЫЙ ЗАКОН: ВСЕ СВЯЗАНО СО ВСЕМ - обращает внимание на всеобщую связь процессов и явлений. Усыхание Аральского моря привело к усилению континентальности климата в Приаралье. В результате этого амплитуда летних и зимних температу р воздуха увеличилась на 1,5-2,50С, на 0,5- 3,30С возросла амплитуда суточных температур.
На 2-3 процента уменьшилась среднегодовая влажность воздуха, а весной и летом это снижение достигло 9 процентов. Значительно увеличилась повторяемость засушливых дней: с 30-40 до 120-150. Из-за уменьшения влажности воздуха в примо рских районах снизилась конденсация влаги в песчаных массивах Приаралья, следовательно, ухудшились условия питания грунтовых вод и обеспеченность влагой пустынной растительности. По данным метеостанций, весенние заморозки в Приаралье сместились на более позднее время, а первые осенние заморозки , наоборот, наступают на 10-12 дней раньше. Таким образом, и весной, и осенью наблюдается снижение смягчающего климат влияния моря.

ВТОРОЙ ЗАКОН КОММОНЕРА: ВСЕ ДОЛЖНО КУДА-ТО ДЕВАТЬСЯ непосредственно связан с первым. Усыхание Аральского моря привело к появлению огромных осушенных площадей, содержащих миллиарды тонн солей. По современным оценкам, на осушенных п лощадях дна Арала накапливаетсмя от 13 до 231 миллионов тонн солей в год. Из-за этого в 6-7 раз возросла и минерализация атмосферных осадков, причем не только в Приаралье, но и вдали от моря.

ТРЕТИЙ ЗАКОН КОММОНЕРА: ПРИРОДА "ЗНАЕТ" ЛУЧШЕ - шокирует многих "улучшателей" природы. Известно, что всякая экосистема формировалась миллионы лет под жестким контролем факторов эволюционного процесса - отбора, борьбы за существова ние и т.п. Широкомасштабные антропогенные, научно необоснованные, построенные на сиюминутной выгоде мероприятия вместо ожидаемого цветущего рая заканчиваются, как правило, небывалым в природе опустыниванием и гибелью биоты (живых организмов). Аральская к атастрофа является наглядным примером и жестоким непростительным упреком к виновным в его создании людям.

ЧЕТВЕРТЫЙ ЗАКОН КОММОНЕРА является грозным предупреждением человечеству: НИЧЕГО НЕ ДЕЛАЕТСЯ ДАРОМ. В нем Коммонер вновь касается тех проблем, которые обобщает закон внутреннего динамического равновесия:" ... глобальная экосистема представляет собой единое целое, в рамках которого ничего не может быть выиграно или потеряно и которое не может являться объектом всеобщего улучшения; все, что извлечено из нее человеческим трудом, должно быть возмещено. Платежа по этому векселю нельзя избежать, он может быть только отсрочен".

Платежи по векселям, связанным с Аралом, предстоят огромные и трудно восполнимые. Ранее в осушение Арала ежегодно вкладывались огромные средства. По "научным" проектам дно моря и все Приаралье должно представлять собой "цветущий" рай, покрытый рисовыми и хлопковыми полями, виноградниками и другими культурами. Что же оказалось на самом деле?

Вследствие переполива полей, занятых рисом и хлопком, ежегодно расходовалось более 40 км3 воды рек Амударьи и Сырдарьи. Переувлажнение изменило уровень грунтовых вод. Так, например, в Туркмении на 87 процентах площади орошаемых зе мель уровень грунтовых вод поднялся с 2,5 до 1,5 м. В Узбекистане уровень грунтовых вод выше критического на 1,6 миллионах гектаров.

Широко распространена ирригационная эрозия. Становится вполне очевидным, что в настоящее время в Аральском регионе из кризисной стадии перешли в катастрофическую - трудно нейтрализуемую с социальной и экологической точек зрения.

Задание.

На основе законов Коммонера составьте программу защиты водоемов от воздействия антропогенных факторов.

МОНИТОРИНГ. ЭКОСИСТЕМЫ И ТЕХНОСИСТЕМЫ

Американское национальное управление по изучению океана и атмосферы выделило 11 млн. долларов на Программу по изучению состояния двустворчатых моллюсков, рассчитанную на несколько лет. Для чего же предназначена эта программа, треб ующая столь больших средств?

Моллюсков собирают вдоль западного и восточного побережий США у Аляски и Гавайский островов, одновременно отбирая пробы грунта, и затем исследуют их ткани в поисках возможных болезненных изменений. Двустворчатые моллюски - преимущ ественно мидии - наиболее удобный индикатор загрязнения океанской среды: они находят пищу на грунте и вместе с ней поглощают и постепенно концентрируют в организме всевозможные загрязнители океана, прежде всего пестициды и тяжелые металлы. Значительно бо лее высокий уровень их концентрации в тканях двустворчатых моллюсков по сравнению со средой обитания и позволяет проводить точные и надежные анализы. Это одна из программ по мониторингу состояния окружающей среды.

МОНИТОРИНГ - это слежение за природными и антропогенными процессами в экосистемах. Так ли необходим мониторинг?

Чтобы ответить на этот вопрос, надо вспомнить историческое развитие природы и человека на нашей планете. Эволюция природы продолжается уже многие сотни миллионов лет. Результатом этой эволюции являются современные экосистемы.

ЭКОСИСТЕМА - любое сообщество живых организмов и его среда обитания.

С появлением человека начался процесс эволюции технического мира. Началом технической цивилизации было создание самых примитивных орудий труда. В настоящее время созданы и продолжается создание мощных техносистем (заводов, электро станций, жилых зданий, дорог и других).

ТЕХНОСИСТЕМА - искусственно созданная система для выполнения функций, необходимых человеку.

Техносистемы не существуют в природе изолированно. Во-первых, они занимают определенную территорию, точнее отбирают ее у природы. Во-вторых, для их нормального функционирования необходимы: воздух, вода, горные породы и минералы и, чт о очень печально,- территории для так называемых отходов производства.

Количество техносистем постоянно увеличивается, ведь население нашей планеты возрастает. Количество экосистем уменьшается, кроме того, многие из существующих основательно загрязнены, что нарушает их жизнедеятельность. В настоящее время ученые многих стран пришли к единому мнению, что разрушение и загрязнение экосистем Земли приняло глобальный, то есть общепланетарный характер.

К сожалению, по другому быть и не могло. Создаваемые в течение многих веков техносистемы не соответствовали основным законам экологии, важнейший из которых - природа "знает" лучше, что и как должно быть организовано. Экосистемы су ществуют миллионы лет, и у них нет "отходов производства", хотя их строение и жизнедеятельность намного сложнее любой, даже самой сложной , техносистемы. Напрашивается простой вывод: инженерам и всем нам необходимо учиться у природы. Однако пока мы будем учиться, последние экоси стемы могут исчезнуть с лица Земли. Чтобы этого не случилось, необходимо следить за развитием экосистем, своевременно решать экологические проблемы и сохранять эталоны природы - участки, еще не затронутые деятельностью человека.

Пищевые связи в экосистеме.

РАЗРУШЕНИЕ ЭКОСИСТЕМ


А - производители 100%
Б - потребители 1 порядка - 10%
В - потребители 2 порядка - 1%
Г
- потребители 3 порядка - 0,1%
Д - разрушители - 0,01%
Правило экологической пирамиды.

Если вы возьмете подшивки газет или научно-популярных журналов за последние два-три года, то почти в каждом номере можно найти материалы о разрушительном воздействии человека на экосистемы. Особенно много материалов о разрушении э косистем лесов, болот, лугов. Однако экосистемы водоемов, в том числе и крупных морей, страдают не меньше. В последнее время до предела обострилась экологическая ситуация Баренцева моря - крупнейшего водоема, по площади превышающего

Балтийское, Белое, Черное, Азовское и Аральское моря вместе взятые. Баренцево море издавна славилось рыбными богатствами: в отдельные годы мировой вылов в нем составлял 3-4 млн. тонн.

В настоящее время рыбный промысел резко сократился, примерно в 5-7 раз. Какие причины привели к тому, что Баренцево море сейчас находится на грани опустошения? Безусловно, главные из них - антропогенные факторы: бесконтрольный выл ов рыбы, разнообразное загрязнение акватории.

Главный вред экосистеме Баренцева моря нанесла работа рыболовецких флотилий, их бесконтрольная сороколетняя деятельность при чрезмерно высокой добыче.

С середины 70-х годов добыча мойвы в Баренцевом море лавинообразно росла, ежегодные выловы достигали почти 3 млн. тонн, затем упали до нескольких десятков тысяч тонн, а к 1987 г. запасы мойвы настолько истощились, что промысел пре кратился.

В свою очередь, мойва являлась одним из основных питательных продуктов трески. Этого не учли рыбаки, которые выловив 2/3 всей мойвы, разрушили пищевую цепочку. Поэтому ускорилась и деградация популяций трески. Сам же промысел трес ки тоже не был обоснован биологическими и экологическими характеристиками. В отдельные годы ее добыча доходила до 1,4 млн.тонн, сейчас рыболовные суда добывают около 0,2-0,3 млн. тонн в год.

Хотя промысел трески и не пришел в столь критическое состояние, как добыча мойвы, но это отнюдь не свидетельствует о ее благополучии. В популяциях трески произошли серьезнейшие изменения. И вызваны они тоже промыслом. По мере разв ития тралового способа лова, в уловах все меньше оказывалось рыб старшего возраста: к 70-му году практически исчезла 15-20-летняя треска, к 80-му почти не осталось 10-15-летней. Сейчас основу промысла составляют 3-6-летние рыбы. Снизилась также плодовито сть популяции, изменился рацион. Треске, как и любой хищной рыбе, свойственен каннибализм. Однако он не наносил вреда популяциям, пока основного корма - мойвы - было в достатке. Но теперь треска поедает собственную молодь в гораздо большем количестве. По приблизительным подсчетам, в 1986 году в желудках взрослых рыб погибло около 160 тыс. тонн молоди. Массовый каннибализм, снижение темпов роста, плодовитости, жирности, размеров икринок - явные признаки падения уровня воспроизводства трески.

Если промысел подорвал рыбные запасы, то курсирующие в Баренцевом море суда, загрязняют его воды. Морские просторы бороздят тысячи крупных судов - рыболовных, торговых, транспортных, военных и прочих флотов многих государств, а эк сплуатация судов, к сожалению, далека от строгих правил, предусмотренных международными и национальными законами.Вода загрязняется нефтепродуктами, мусором. Загрязнение стало охватывать не только огромные пространства открытых акваторий моря, но и их при брежий. Особенно опасны химические вещества, спускаемые в прибрежные воды промышленными предприятиями и попадающие туда с сельскохозяйственных полей.

Кроме того, отходы человеческой деятельности приносят с собой и течения. Мощные струи Северо-Атлантического течения проникают в Баренцево море и "обогащают" его побережья пестицидами и разнообразным хламом. На берегах скапливается древесина, громадное количество изделий из пластмасс, стекла, металла. Ширина таких свалок достигает 5-10 м. Побережье Баренцева моря превращается в крупнейшую европейскую свалку, на которой по маркировке предметов можно установить, в какой стране произ ведено изделие. В дополнение ко всему, опасными загрязнителями стали радиоактивные вещества, попадающие в море в результате сброса радиоактивных отходов предприятиями атомной промышленности, производимых на Новой Земле атомных взрывов, эксплуатации судов с атомными двигателями (ледоколов, подводных лодок), захоронения радиоактивных отходов во впадинах дна моря.

Известно, что некоторые морские организмы (водоросли, рыбы) способны поглощать и накапливать радиоактивные вещества даже при очень низкой их концентрации в морской воде. Именно поэтому употребление в пищу, например, моллюсков и ры бы может оказаться небезопасным для человека. Экологические изменения, связанные с переловом рыбы и загрязнениями, особенно сильно отразились на птицах и млекопитающих.

Мойвой питались различные тюлени и китообразные, исчезновение которой лишило их привычного корма, и они изменили пути миграции и районы нагула. Так, беломорская популяция гренландского тюленя приходила к северным берегам Кольского полуострова лишь покормиться мойвой в период ее нереста, а с падением численности рыбы оставалась там уже на все лето. Зимой 1987 г. около полумиллиона тюленей ушли к фьордам Норвегии, где около 60 тыс. животных погибли от истощения.

От загрязнения вод нефтью гибнут тысячи морских птиц, в органах и тканях накапливаются тяжелые металлы и пестициды. Другого и не может быть, так как, к примеру, в водах Кольского залива концентрация ядохимикатов, поступивших с хоз яйственными и бытовыми стоками в 1980-1983 гг., достигает величин, превышающих допустимые концентрации более чем в 100 раз.

Экологическая обстановка в районе Баренцева моря подошла к критической отметке. Что же необходимо предпринять, чтобы кардинально изменить ситуацию?

РАЗРУШЕНИЕ ЭТАЛОНОВ ПРИРОДЫ

Эталоны природы - это природные территории и объекты, не нарушенные хозяйственной деятельностью человека (леса, водоемы, охраняемые территории и др.)

ЗАПОВЕДНИК - это территория, полностью охраняемая от воздействий человека.

Нет сомнения, что заповедники - наиболее совершенная форма сохранения биологического разнообразия и восстановительного потенциала природы. Именно заповедники -источник уникальной информации о естественных процессах и современном с остоянии разных участков биосферы. Уже в недалеком будущем эта информация станет единственным банком данных, на основе которых только и можно разрабатывать и осуществлять неразрушающее природопользование. Сейчас над заповедниками нависла угроза разрушени я. Резко снизившийся уровень культуры, примитивное понимание собственности на природные богатства предвещают катастрофу. А ведь природно-заповедный фонд - всенародное достояние, которое мы обязаны хранить и передавать потомкам в нормальном, а не в ущемле нном состоянии.

Опасна набирающая сейчас силу тенденция превратить некоторые заповедники в национальные парки: в них, как показала мировая практика, интересы охраны природы сталкиваются с комерческими интересами, которые,как правило, побеждают.

Категорически неприемлемо и создание заповедно-охотничьих хозяйств. Печальный пример такой абсурдной формы охраны - Беловежская пуща и Крымское заповедно-охотничье хозяйство. Беловежская пуща, около 20 лет бывшая заповедником миро вого значения, за время существования в сомнительном статусе заповедно-охотничьего хозяйства имеет теперь менее 5% заповедной территории, а остальная значительно изменена хозяйственной деятельностью и привилегированной охотой.

Странными выглядят намерения выполнить программу оптимизации охраны природы, включив в систему особо охраняемых территорий районы экологических бедствий, например, зону, наиболее пострадавшую от чернобыльской аварии, акваторию Ара льского моря и Приаралье. Эти территории могут существовать только в статусе экспериментальных полигонов, но не в коем случае не заповедников, дабы не вводить никого в заблуждение, не создавать опасную иллюзию, что расширяется природоохранная сеть, а ее состояние становится благополучнее. Заповедный фонд живой природы и природные ресурсы этих особо охраняемых территорий могут быть собственностью только государства. Ценность заповедников, как правило, формально не имеет стоимостного выражения, однако мож но утверждать, что она превосходит стоимость самых ценных эксплуатируемых территорий.

Генофонд ныне еще существующих растений и животных, тем более находящихся под угрозой исчезновения, представляет собой единый общенародный капитал. К сожалению, ценость его еще не оценена обществом, но без этого ясно, что при неук лонном обеднении природы девственные ландшафты будут цениться еще дороже.

В природе нет ни административных, ни национальных границ, она вне политики, и абсурдно ее делить по этим критериям.

Бездумная и чаще всего безграмотная экономическая политика в экологии, жертвами которой становятся заповедники, приводит к их угасанию и гибели. Влияние пагубных веяний испытывает на себе и наука в заповедниках. Важнейшее звено на учных исследований в них -хронологическое описание природных объектов, составляющих летопись природы. Эта летопись уникальна. Исследования ведутся по общим для всех заповедников принципам, из года в год фиксируется состояние обязательного минимума объект ов. Если заповедная система как целое будет нарушена, мы лишимся обширнейшей информации, которая позволяет сопоставить материалы о природе прошлых лет с нынешними. А ведь это - основа слежения за фоновыми изменениями в экосистемах биосферы.

Заповедники - не только научные учреждения, но и центры экологического просвещения, много делающие для преодоления в сознании людей философии антропоцентризма (человек - царь природы), осознание себя неотъемлемой частью биосферы, признания за природой прав на независимое от хозяйственной деятельности существование. Роль заповедников в охране природы можно уподобить роли церкви в духовной жизни человечества.

ГЛОБАЛЬНЫЕ ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ

В текущем столетии настолько усилилось воздействие человечества на природную среду, что извечно сопутствующие прогрессу экологические проблемы приобрели глобальный характер по широте распространения и глубине воздействия на планет арные процессы.

Ежеминутно в мире уничтожается около 21 га лесов, а 12 га продуктивных земель превращаются в бесплодную пустыню. Каждую секунду в результате эрозии теряется более 12 тонн плодороднейшего верхнего почвенного горизонта. Промышленные выбросы газов в атмосферу достигают половины естественных выбросов,составляя 150-210 миллионов тонн для двуокиси серы, 40-90 миллионов тонн для окислов азота, а для тяжелых металлов (свинца, меди, кадмия, цинка) превышают естественные выбросы в десятки раз. Из-за роста содержания в атмосфере углекислого газа, а также метана, закиси азота, фреонов усиливается так называемый парниковый эффект. Глобальное потепление может привести к непредсказуемым катастрофическим последствиям: таянию ледников, поднятию Мирового океана и затоплению громадных территорий, изменению генофонда планеты и многому другому.

Наш мир един, и экологическая катастрофа в одной стране может оказаться бедствием для всех остальных. Очевидно, что разработка стратегии борьбы с нарастающим экологическим кризисом должна опираться на знание происходящих в окружаю щей среде процессов, их причин и последствий для природной среды и человека.

В связи с необходимостью перспективной оценки возможных направлений влияния человечества на природную среду возникла идея создания карт, которые указывают территории, наиболее измененые человеком, районы особой уязвимости природно й среды при антропогенной нагрузке или области повышенного риска для жизни самого человека.

Поскольку любые построения на глобальном уровне требуют высокой степени обобщения, рассмотрим лишь возможность возникновения ведущих для той или иной природной системы процессов деградации (разрушения), вызывающих деструктивные из менения природной среды. К ним относится опустынивание, обезлесение, деградация тундровых и лесотундровых ландшафтов, эрозийная деструкция океанической среды.

ЗОНАЛЬНЫЕ ТИПЫ ДЕГРАДАЦИИ СРЕДЫ

ОБЕЗЛЕСЕНИЕ. Этот процесс, как правило, преобладает среди других процессов деградации ландшафтов. На равнинных территориях наиболее опасно сведение лесов в постоянно влажных тропиках (центральные части бассейнов Конго и Амазонки, Малайский архипелаг и др.), в умеренных широтах, в районах распространения вечной мерзлоты (обширные районы Средне-Сибирского плоскогорья, Аляски). При уничтожении лесов на относительно больших площадях в таких условиях лесные ландшафты практически нево зобновимы.

АРИДНОЕ ОПУСТЫНИВАНИЕ - основной тип деградации пустынных и полупустынных территорий (может возникнуть в центральных и северных районах африканского Сахеля, на южном побережье Средиземного моря, юго- западе США, в Средней Азии).

Опустынивание - комплекс процессов деградации среды, в который входят сведение естественной растительности, водная и ветровая эрозии почв, засоление и другие процесы, в результате которых снижается биологическая продуктивность при родных экосистем. При этом появляются черты, свойственные экосистемам естественных пустынь.

АРКТИЧЕСКОЕ ОПУСТЫНИВАНИЕ. Тундровые и лесотундровые экосистемы, опоясывающие кольцом Северный Ледовитый океан, очень чувствительны к загрязнению, к использованию наземных транспортных средств (гусеничный вездеход, например, за 10 -километровый пробег уничтожает 1 га растительности), к незначительным изменениям термодинамики почв и грунтов в связи с перевыпасом, пожарами, рубкой растительности (это приводит к эрозиям, оползням и т.д.).

ЭРОЗИЙНАЯ ДЕСТРУКЦИЯ ЗЕМЕЛЬ. Ветровая и водная эрозии земель - явление практически повсеместное. При хозяйственном освоении земель интенсивность эрозии за счет действия воды и ветра всегда возрастает, приобретая деструктивный хара ктер. Прежняя продуктивность разрушенных почв практически невосстановима из-за физического уничтожения плодороднейших почвенных горизонтов.

ДЕГРАДАЦИЯ ОКЕАНИЧЕСКОЙ СРЕДЫ как среды обитания живых организмов происходит в результате загрязнения мирового океана в районах интенсивного судоходства, нефтедобычи, промышленного сброса неочищенных вод и т.п.. Загрязнение ведет к угнетению жизненных форм, снижению размножения, а следовательно, сокращению рыбных уловов и других видов морского промысла.

Деление акватории морей по степени риска деградации в результате антропогенного воздействия довольно условно.

ТЕРРИТОРИИ С МАЛОЙ ВЕРОЯТНОСТЬЮ ДЕГРАДАЦИОННЫХ ПРОЦЕССОВ. К этой категории отнесены территории с наиболее низкой биологической продуктивностью: районы покровного оледенения (Антарктида, Гренландия), территории с сухим

климатом (Сахара, Центральная часть Аравии и др.), высокогорья. Из-за незначительной биомассы этих территорий, деградация здесь не столь интенсивна, как в других регионах мира, снижение биопродуктивности в абсолютном выражении ничтожно . Реальной угрозой, с экологической точки зрения, при хозяйственном освоении этих районов является лишь возможность исчезновения отдельных редких видов флоры и фауны в связи с изменением условий обитания.

РЕАЛЬНЫЕ ПРОЦЕССЫ ДЕГРАДАЦИИ

Среди современных реально развивающихся процессов деградации среды, как результата деятельности человека, можно выделить 11 наиболее значимых и распространенных в глобальном масштабе: промышленно-городское загрязнение атмосферы; к омплексное нарушение земель; загрязнение вод суши; загрязнение мирового океана; радиоактивное загрязнение; сведение лесов; деградация пастбищ; сокращение речного стока; химическая деградация почв; водная эрозия, ветровая эрозия.

К ведущим факторам промышленно-городского загрязнения атмосферы относятся промышленное производство, транспорт и коммунальное хозяйство. В отличие от обрабатывающей промышленности, развитие горнодобывающей ведет к комплексном у нарушению земель: сведению растительного покрова на больших площадях, изменению рельефа, загрязнению окружающей среды. Наиболее опасны в экологическом отношении районы добычи урана, сурьмы, ртути, бериллия, свинца, меди, ванадия и ряда других металличе ских руд. Из неметаллического сырья наиболее опасны центры добычи натуральной серы, поваренной и калийной солей, фосфоритов, баритов, флюоритов, бор- и фторосодержащих минералов, а также высокосернистые нефтегазовые месторождения.

Загрязнение мирового океана связано с добычей и транспортировкой нефтепродуктов. Места радиоактивного загрязнения соответствуют расположению ядерных полигонов и районов наиболее крупных аварий на АЭС.

Одна из серьезнейших проблем сельского хозяйства -почвенная эрозия из-за сведения естественной растительности, распашки земель, выпаса скота. К химическим видам деградации почв можно отнести подкисление, засоление почв и потерю пи тательных веществ. Их причины - кислотные осадки, орошаемое земледелие, общее истощение почв из-за чрезмерной эксплуатации.

Решение экологической проблемы в мировом масштабе, по сути дела, означает и решение ряда других глобальных проблем, практически являющихся ее составными частями: энергетической, продовольственной, роста городов и т.д. Это многосто ронняя и комплексная проблема.

ПРИРОДА. ЧЕЛОВЕК. ТЕХНИКА

Известна история о "золотом мальчике". Один средневековый феодал решил продемонстрировать соседям, насколько он богат. С этой целью он приказал выковать для своего сына тонкий золотой панцирь, одел его на мальчика, и ребенок ходил в нем на зависть всем соседям до тех пор, пока... не умер. Смерть наступила в результате нарушения обмена веществ, вызванных изоляцией кожи ребенка от внешней среды.

Этот случай как нельзя лучше свидетельствует о том, что человек - это часть природы, искусственная его изоляция от природы несовместима с жизнью. Это прописная истина - скажете вы. Не совсем, потому что в последние десятилетия в п рессе и научно-популярной литературе усиленно формировалось представление о том, что техника может все. В будущем техническом мире природы может не быть вообще, заверяли нас, техника с успехом выполнит все ее функции. И чем дальше развивался технический мир, тем более становилось ясно, что современная техника не только не может выполнять функции природы, но и с успехом может погубить... самого человека.

80-е годы двадцатого столетия - это годы начала понимания того, что технический монстр, создаваемый человеком, далек от высочайшего совершенства природы и необходимо (причем срочно) экологизировать технику, ибо она начала уничтожа ть своего творца - человека. Однако решить эту проблему в течение нескольких лет не удастся, потому что экологизация - не установка очистных сооружений на промышленных предприятиях, а создание принципиально нового автономного технического мира. Автономно го - значит полностью независимого от природы, в котором нет промышленных отходов (точнее, они являются сырьем для непрерывного производства). Но это только одно из направлений экологизации.

Второе направление - это восстановление экосистем, загрязненных и разрушенных в результате непродуманной деятельности человека. Это длительный процесс, и необходимость его диктуется пониманием того, что развитие природы нельзя нар ушать. В процессе развития в природных системах будут созданы технологии, моделирование которых с помощью техники позволит человеку полностью решить такие острые проблемы, как производство продуктов питания, получение полезных ископаемых и материалов, со здание новых лекарств и другие.

И наконец, самое главное - экологизация самого человека. В настоящее время наш жизненный цикл весьма прост: загрязнение природы - новые болезни - новые лекарства - быстрая старость - смерть. Разорвать этот односторонне направленны й процесс можно только путем полного прекращения загрязнения природы. Но создание автономной техники - это создание прежде всего принципов нового природопользования, а точнее - природосохранения. Поэтому важнейшее направление экологизации - экологическое образование и детей, и взрослых, сущность которого можно определить простой фразой: создавай технику, которая не разрушает природу. Эта, на первый взгляд простая идея, потребует для своего воплощения длительной работы по изменению мышления людей. Будуще е за экологически культурными людьми. Так не пора ли работать для будущего?

ЭТАЖИ БИОСФЕРЫ

Что делает нашу планету неповторимой? Океанские просторы и горные цепи, пески пустынь и вечные льды полюсов. Но главное ≈ это жизнь. В самых разнообразных своих проявлениях она буквально пронизывает не только водную и воздушную стихии, но и твердь земную.

Каждая из оболочек Земли ≈ атмосфера, гидросфера, литосфера ≈ являет собой особую, неповторимую среду жизни. Эта специфика определяет своеобразие жизненных форм, развивающихся в каждой такой среде.

Вода ≈ среда плотная, в ней возможно существование взвешенных организмов, того же планктона. Отсюда и особая форма движения жителей вод: они могут существовать не только у дна. Поэтому жизнь пронизывает водную толщу от поверхности до самого дна ≈ на все 11 с лишним километров. Характер движения обслуживает форму тел ≈ обтекаемую, как у рыб, расплывчатую, как у медуз, и т. д. Относительно небольшое количество кислорода, растворенного в воде, сформировало сложную систему газообмена; неоднородность химического состава морской воды (это не просто вода, но всегда раствор со множеством компонентов) выработала у организмов особые приспособления для поддержания стабильности внутренней среды, например, ионного состава.

Атмосфера ≈ среда менее плотная, и потому все ее обитатели не могут долгое время существовать в отрыве от поверхности земли. Нет животных, которые парили бы в воздухе постоянно.

Почва ≈ структурное образование. Здесь важны такие качества, как способность рыть землю, например, и многое другое.

Таковы условия, в которых существует жизнь. Но, с другой стороны, это не только условия, но и результат существования жизни. Наличие живых существ определяют современный химический состав, физические свойства воздуха, воды, почвы. Коралловые рифы южных морей сложены телами отмерших организмов. Такова же в принципе природа знаменитых меловых холмов Шотландии. Когда органогенные породы оказываются на поверхности, они образуют горные цепи. Так формируется рельеф. Все это и многое, многое другое в конечном итоге ≈ результат жизни.

Современный химический состав атмосферы также создавался под влиянием живых существ, поддерживается он жизнью на Земле и сейчас.

Итак, биосфера, с одной стороны, среда жизни, с другой ≈ результат жизнедеятельности. Специфика биосферы в том, что в ней все время поддерживается биогенный, то есть связанный с деятельностью живых существ, круговорот веществ и совершенно четко направленные потоки энергии. Вот это то, чего не найдено пока в поверхностных оболочках других планет.

Жизнь, безусловно, главное. Но какая? Еще академик В. И. Вернадский обратил внимание, что если жизнь поддерживает себя как устойчивое явление, то она непременно должна быть представлена в разных формах. Чисто теоретически можно предположить, что жизнь зародилась где-нибудь в океане одним биологическим видом. Такое допущение можно сделать, но оно предполагает, что такая жизнь недолговечна. Потому что в основе жизни, как известно, лежит обмен веществ, а если существует всего один вид, то через некоторое время он извлечет из среды все, что ему нужно, выделит отходы своей деятельности, и на этом все будет кончено. Схематизируя, можно предположить, что почва или дно морей будут усеяны трупами этих существ, которые не разлагаются, так как сделать это некому. Таким образом, жизнь как устойчивое планетарное явление возможна лишь в том случае, когда она разнокачественна.

Разумеется, разные формы жизни непременно должны быть связаны друг с другом. А для этого необходимо наличие трех экологических категорий ≈ продуцентов, консументов и редуцентов.

Первые, их еще назвают аутотрофами, с использованием внешней энергии, в первую очередь солнечной, способны из неорганических веществ создавать органические. Так строят свое тело растения.

Консументы, то есть потребители, сами не могут строить органическое вещество из неогранического, но используют его, питаясь другими формами, ≈ растениями или животными. В своих телах они преобразуют органику в специфические формы белков и других веществ, а в окружающую среду в процессе своей жизнедеятельности выделяют отходы.

И наконец, редуценты. Это главным образом бактерии и грибы, которые питаются мертвой органической массой и в процессе своего обмена разлагают ее до неорганических составляющих, которые снова могут быть вовлечены в кругооборот веществ.

Так образуется постоянство, устойчивость биологического круговорота, причем разные формы жизни так влияют на окружающую среду, что строят и ее химизм, и формы рельефа, изменяют микроклиматические условия, и т. д.

Реальными зонами, в которых осуществляется биогенный круговорот, являются экосистемы, или, как их назвал академик В. Н. Сукачев, биогеоценозы, то есть набор разных видов, обязательно включающих в себя три названные выше экологические категории живых существ, в определенных географических условиях. Приноравливаясь к ним, приспосабливаясь, «живое вещество» (по выражению Верналского) устойчиво осуществляет коловращение жизни. Значит, биосфера может быть представлена как набор биогеоценозов, в рамках которых осуществляется вот этот биогенный круговорот веществ.

Следует сказать, что в каждом из биогеоценозов обязательные экологические категории ≈ продуценты, консументы, редуценты ≈ никогда не представлены одним видом, но всегда их набором. Это своеобразная гарантия: если что-то случается с одним видом, его долю работы берут на себя и другие, и биогеоценоз не разваливается. Эта сложная взаимосвязь обеспечивает устойчивость жизненных процессов на планете.

И то, что самих биогеоценозов много, тоже гарантия, ее так сказать, пространственный механизм. Где ни случись какой-либо географический катаклизм (извержения вулканов, опускание земной коры, наступление-отступление моря, геологические сдвиги, похолодание и т. п.), другие и со временем выравнят положение. Например, знаменитое извержение вулкана Кракатау в 183 году совершенно уничтожило на одноименном острове жизнь, но через полвека она там восстановилась. Поэтому жизнь как зародилась на Земле, так до сих пор и не прерывалась, хотя в отдельных местах нарушения были, исчезали целые виды и даже экологические системы.

Итак, биосфера ≈ единая система, в которой действуют конкретные биогеоценозы. Но каждый такой биогеоценоз представляет собой тоже самостоятельную биологическую систему, только рангом ниже. Ее главная функция ≈ поддержание биогенного круговорота в данных конкретных географических условиях. Каждый биогеоценоз имеет свою структуру, обеспечивающую эту функцию, то есть набор видов, разных экологически и сложнейшим образом друг с другом связанных. Но, строго говоря, взаимоотношения в биогеоценозах идут не на уровне видов (потому что их представители могут обитать не только в данном конкретном биогеоценозе) и не на уровне особи, потому, что тут они в основном пищевые (лисица съела зайца) и потому кратковременные. Взаимоотношения текут на уровне популяций видов, обитающих на его территории. Сложились они давным-давно, и за время совместной эволюции видов в составе бмогеоценоза они друг к другу как-то приспособились. В конечном итоге все многообразие этих сложных связей устойчиво поддерживает трофическую (пищевую) цепь. Вид-потребитель не может полностью уничтожить свою популяцию своих жертв, иначе он сам погибнет. А уровень плодовитости жертв исторически, эволюционно сложился как бы с учетом того, что часть популяции изымается хищниками. С другой стороны, есть факторы, ограничивающие и численность хищников. Все это держит систему в определенном балансе.

Что же представляют собой популяции? Это совокупность особей данного вида, занимающих определенную территорию. Скажем, баргузинский соболь, обитающий в бассейне реки Баргузин, на северо-восточном побережье Байкала. Популяция ≈ тоже самостоятельная устойчивая биологическая система. Ее главная функция ≈ неустанное воспроизведение вида в условиях конкретного биогеоценоза. Чтобы она была выполнена, между особями, составляющими эту популяцию, складываются очень сложные взаимоотношения, которые изменяют даже физиологические функции отдельных особей в направлении, выгодном для популяции, но иногда совсем не выгодном для отдельной особи.

Например, если при очень благоприятных условиях популяция дает вспышку размножения, то начинают складываться условия конкуренции между особями. Тогда для популяции выгодно чтобы часть особей перестала размножаться и рост численности замедлился. Но для особи отказ от размножения ненормален. А для популяции это необходимый адаптивный ответ на чрезмерную ее зашищенность, плотность. Такие механизмы в природе рваботают очень четко. Возьмем грызунов. На каком-то этапе их размножения, при определенной плотности внутри их сообщества начинают обостряться внутренние отношения ≈ из-за территории, из-за самок и т. п. Агрессивные формы отношений начинают преобладать над коммуникативными. Возникает обстановка стресса, который может увеличить гибель особей в популяции или блокировать поступление в кровь половых гормонов. В экспериментах это показано не только на грызунах, но и на других животных. Причем не обязательно через стресс, есть и другие механизмы. Но конечный итог одинаков.

Но нередка и противоположная картина: если чрезмерно расплодились хищники, или долго держатся неблагоприятные погодные условия, или мало корма, то популяция начинает сокращаться. И тогда включаются механизмы, стимулирующие размножение. То есть идет типичный процесс саморегуляции, популяция всегда стремится достичь оптимального уровня своей численности.

Мы с этим сталкиваемся в реальной жизни сполошь и рядом. Ведем борьбу с грызунами с помощью ядов, смертность от них очень велика. Но стопроцентного уничтожения вредителей достичь никогда не удается. Кто-то засел в норе, кто-то был за пределами зоны обработки. И вот эти уцелевшие единичные представители через некоторое время, усиленно размножаясь, восстанавливают численность популяции.

Итак, еще раз повторим: биосфера ≈ цельная система, в ней подсистемы ≈ биогеоценозы. Но каждый биогеоценоз в свою очередь, ≈ самостоятельная система, в нем подсистемы ≈ популяции. А там подсистемы ≈ отдельные организмы. Но и каждый организм ≈ тоже отдельная биологическая система (с понимания этого, наверное, вообще начиналась вся биология и медицина). Организм и только организм есть начальная, основная единица обмена веществ. И весь биогенный круговорот веществ в планетарном масштабе возможен лишь потому, что каждый организм осуществляет обмен веществ с окружающей средов. С организма и начинается цепь взаимоотношений живой материи, и ни на одном уровне эту цепь прерывать нельзя, ибо все они связаны между собой функционально.

Теперь с этих позиций взглянем на экологию: что это за наука? Что изучает? На каждом уровне ≈ свои проблемы.

На организованном уровне ≈ это проблема индивидуальной адаптации, это механизмы, обеспечивающие устойчивость функционирования организма. Они чаще всего связаны с физиологическими и биохимическими направленными адаптивными реакциями.

Затем популяционная экология, самая молодая исторически ветвь экологии, ≈ это исследование тех форм взаимоотношений и механизмов, которые удерживают популяцию как целостную саморегулирующуюся:, самоподдерживающуюся систему. Надо сказать, популяционный уровень важен еще и потому, что практически только популяция представляет какие-то возможности для управления со стороны человека. Воздействие на отдельно взятый организм никакого видимого эффекта не даст ≈ он смертен и не изменит что-то в биогенетических взаимоотношениях в целом. Но если вы разрушите популяцию, то это окажет воздействие на весь биогеоценоз, а потом поведет к подрыву какого-то природного ресурса, важного для человека.

Далее, биогеоценология, то есть изучение того, каким образом складывается и функционирует многовидовая система биоценозов вместе с их неорганическим окружением. Очень важная для нас и продуктивность биогеоценозов, так как она дает так называемые возобновимые биоресурсы (имеется в виду рыбоводство, оленеводство, лесное хозяйство, пушнина и т. п.) Значит, изыскивая способы воздействовать на биогеоценозы и составляющие их популяции, мы подходим к возможности регулировать природную среду в нудном для нас направлении.

И, наконец, биосфера в целом. На этом уровне сейчас начинают возникать особенности, которые уводят нас от чисто биологического подхода. По следующим причинам: нынешний этап человеческой цивилизации ≈ то, что принято называть научно-технической революцией, ≈ отражает такой уровень знаний и возможностей человечества, что его воздействие на окружающую среду, в том числе на биологические системы, приобретает характер глобальной, общепланетной силы.

Результаты такого воздействия могут быть разными. При разумном подходе к природе оно может приносить пользу, служить укреплению окружающих нас биологических сообществ. Но оно может, поскольку действует чаще всего стихийно, наносить ущерб этим системам. Вот почему так остро встают вопросы экологии, когда речь заходит о крупных строительных проектах, химизации и пр. Следом обычно возникают юридические, экономические проблемы, медицинские, даже эстетические. Поэтому в масштабах всей биосферы экология сегодня приобретает несколько иной облик. Раньше ее трактовали по-разному, в частности как науку о взаимоотношениях организма с окружающей средой. В последние годы чаще определяют как науку об экологических системах (то есть о тех же биогеоценозах). Но теперь приходится признать, что это уже не чисто биологическая наука, а комплексная, в которую вовлечены практически все стороны жизни и деятельности человека.

А положение самого человека в биосфере двоякое и очень интересное. С одной стороны, человек как биологический вид является составной частью экосистем нашей планеты. То есть он, как и все прочие живые сообщества, включен в эти трофические цепи. Человек ≈ гетеротроф, он сам не может в своем организме создавать органическое вещество, должен получать его извне. Значит, экосистемы, с которыми человечество связано в смысле питания, должны быть достаточно продуктивными. Человек дышит кислородом, и, значит, важно, чтобы воздушная среда в должной мере была чистой. То есть человек связан с экосистемами, а проще говоря, с природой по всем своим биологическим каналам.

С другой стороны, человек в отличие от иных живых существ имеет не только биологические, но и небиологические потребности: он развивает технику, строит здания, прокладывает дороги, печатает книги и для этого черпает из окружающей среды такие ресурсы, которые ранее ни одно живое существо не потребляло, ≈ руды, нефть, древесину и т. д. И возвращает в природу массу отходов ≈ пластик, металл, стройматериалы, ≈ а поскольку они природе несвойственны, то и не имеют своих редуцентов. Так возникают и накапливаются загрязнения.

То есть мы, с одной стороны, естественная составляющая экосистемы, а с другой ≈ чужеродная, которая по качественному составу, по обращению энергии из общих законов биогенного круговорота резко выпадает. Это предопределяет использование в современной экологии целого ряда других наук, которые, может быть, непосредственно к созданию или разрушению биосистем отношения и не имеют. Завязывается сложный комплекс. То, что назвали макроэкологией, ≈ это как раз и есть вмешательство современной научно-технической революции в чисто биологические процессы, отработанные миллионами лет эволюции. Например, при строительстве городов волей-неволей нарушаются естественные экосистемы. Поэтому разумное планирование города ≈ озеленение, устройство водоемов, парков может, хотя бы отчасти, компенсировать ущерб, нанесенный природе.

Вот почему я считаю, что в современной экологии есть как бы два слоя проблем. Один ≈ разрушающее воздействие человека на биосистемы, мы подрубаем сук, на котором сидим. Отсюда задача, о которой все говорят и которая всем понятна. Это перестать загрязнять среду вредными для живых существ веществами, перестать сверх меры эксплуатировать ресурсы (лес, вода, сырье, топливо, животные). Все это вовсе не значит, что надо совсем оставить природу в покое. Грамотное пользование ресурсами, разреживание растительных , животных популяций зачастую повышает их продуктивность, ведет к наращиванию биомассы, что важно для человечества. Но нельзя переступить тот рубеж, за которым идет подрыв экосистем, то есть их естественной способности восстанавливаться.

Возьмем, к примеру, Красную книгу. Целый ряд включенных в нее животных доведен сейчас до состояния полного почти истребления. Во многих случаях это переэксплуатация вида или создание таких условий среды, которые несовместимы с нормальной жизнью видов. Красная книга ≈ сигнал, что мы так разредили популяцию, что она уже не может самовосстанавливаться.

Итак, первый слой ≈ прямые наши влияния. Второй слой экологических проблем пока не так бросается в глаза, это влияния опосредованные. Представим на минуту, что мы стали хорошими, все дымовые трубы у нас с фильтрами, все сбросы очищены, нет лишней рубки леса ≈ что, сразу все восстановится? Ничего подобного. Есть такие формы влияния, которые воздействуют на среду уже независимо от нашей воли и желания.

Например, международные транспортные связи растут. И с ростом их скоростей и объемов увиличился завоз видов растений и животных туда, где никогда прежде не жили. Достаточно создать новый поселок, хоть в самом дальнем краю, и через короткий срок там уже поселяются мыши, крысы, клещи, насекомые ┘ Они попадают туда самыми причудливыми путями ≈ в кабинах вертолетов, в ящиках с продуктами и т. д. В порту Гамбурга только за три года было выявлено более пятисот видов, которые в Европе никогда не существовали.

В свое время в Англии появились так называемые чайные клипперы. Скорость доставки чая из Индии, Цейлона, Китая резко увеличилась. А в Темзе появились невиданные здесь живые существа из теплых морей. Они попадали сюда на днищах судов. Раньше, когда корабли шли долго, они успевали проделывать свой биологический цикл и сбрасывали личинки в море по дороге. А теперь стали откладывать личинки в английских водах.

Не всегда завезенные выживают. Часто они гибнут не найдя должных условий. Но иногда обстановка оказывается благоприятной, и пришельцы дают на первых порах колоссальную вспышку численности. Для человека это чаще всего связано с неприятностями, пришельцы приносят вред здоровью человека или сельскому хозяйству, как в свое время европейский непарный шелкопряд, который случайно попал в Америку. Или канадская элодея. В середине прошлого века с лесом из Канады в Англию были завезены обрывки этого водного растения. Каждый аквариумист знает, что элодея прекрасно размножается вегетативно, достаточно маленькой веточки. В Темзе же вскоре затруднилось судоходство, рыбакам стало тяжело орудовать сетями. Водное пространство заполнила «каша» из элодеи. Именно тогда элодея получила прозвище канадская заразиха. Все меры по борьбе с этим растением особого успеха не имели. И до сих пор неизвестно, почему она стабилизировалась на каком-то приемлемом уровне, ≈ видимо, в воде был исчерпан уровень нужных ей микроэлементов. Тем не менее во всех странах теперь содержат различные карантинные службы.

Другой пример. Мы меняем ландшафт. Была степь, ее распахали и засеяли пшеницей. Резко изменилась структура: вместо многих культур, росших в степи, стала расти одна. Это сразу же повлияло на жизнь коренных обитателей степи. Те, кто не связан со злаковыми, вынуждены отступать и даже попадают в Красную книгу. То есть этих животных человек уничтожил не на прямую, а через изменения среды их существования. А те, кто связан со злаковыми, попали в благоприятные условия. Во-первых, избыток корма, во-вторых, вытеснение конкурентов, отступление хищников и т. д. Например, полевки, которые раньше жили на лесных опушках и полянках, оказались в центре хлебных массивов, получили огромное количество корма и дали небывалый рост численности. Таким образом, вместе с индивидуализацией сельского хозяйства мы получаем трудности ≈ вспышки количества грызунов, насекомых и других вредителей.

Второй слой экологических проблем как раз и требует разобраться в механизмах, которые поддерживают целостность и функциональную устойчивость экосистем. Разобраться и взять контроль на себя. И тут неизбежно встает вопрос, который все экологи считают важнейшим: искусственно формировать устойчивые, нужные человеку продуктивные экосистемы. То есть самим заботиться о создании окружающей среды, улучшать ее. Конечно, это дело неблизкого будущего. Пока задача состоит в ликвидации того экологического пожара, что создался повсеместно в результате неумелой, порой даже преступной хозяйственной деятельности. Без этого вряд ли возможна будет в дальнейшем культурная экономическая и всякая другая деятельность наших потомков и нас самих.

Разумеется, и сейчас делаются практические попытки примирить человека со средой, но они очень робки и выглядят частными. Скажем, мы богаты лесом и пока не опасались за истощение своих ресурсов. Европа же давно испытывает огромные сложности, леса там давно уже саженные, да к тому же однородные, то есть монокультурные, а в них легче, как мы говорили, возникают очаги вредителей. Для того чтобы избежать этого, надо комбинировать насаждения. Но с практической точки это невыгодно ≈ труднее обрабатывать, эксплуатировать. Пошли по пути создания опушек ≈ там образуются разнообразие видов, многоярусность насаждений, подсеваются кустарники. Это способствует возникновению нужных живых сообществ на окраинах, но их влияние распространяется и в глубину леса и тем снижает опасность вспышек. В Польше приходилось видеть, как такие очаги-опушки создаются и внутри массивов. Это искусственные полянки, осветленные зоны, там поселяют птиц, вешают кормушки. У нас такие попытки были при создании в стпеной зоне лесных полос для защиты от суховеев. Параллельно с ветрозащитной задачей они выполняли роль дополнительных мест обитания для более сложных ценозов.

Московский университет участвовал в этой работе ≈ наша зона между Камышином и Волгоградом, ≈ так что своими глазами смогли убедиться в чрезвычайной важности такого начинания.

В последнее время в Днепропетровской области и на Урале ведутся работы по созданию искусственных биологических сообществ на отвалах земли, вышедшей из-под промышленного использования, ≈ это терриконы, вскрышные породы угольных разрезов, рудные «хвосты». Во многих случаях удается, учитывая условия климата и состав почвы, заполнить отвалы полезными или просто приятными в эстетическом смысле (парки, зеленые зоны) системами.

МИФЫ И УТОПИИИ В ЭКОЛОГИИ

Откуда пришел миф о безотходности экологических систем теперь, пожалуй, никто не вспомнит. Возможно, он как-то связан с представлениями о «круговороте веществ в природе».

О живой природе действительно можно говорить как о саморегулирующейся, самовозрождающейся, каждый организм ≈ воплощение этого. Но только пока он живой. Погасла жизнь, и неотвратимо начинаются разрушительные физико-химические процессы. В экосистемах от элементарного биогеоценоза до глобальной биосферы существуют биогеохимические обмены ≈ круговороты веществ. Относительно замкнутые. Но только относительно. Не шестеренки же, в самом деле, экосистемы! Им нечем «зацепиться» друг за друга иначе, как за счет пусть небольшой, но все же открытости, вещественной взаимозависимости между собой. Наиболее независимы огромные экосистемы суши и океана. Но и между ними обмен все же идет и за счет сноса твердых веществ, и за счет взаимообмена газами, влагой, биогенными веществами, а в зоне контактов суши и океана развиваются пограничные экосистемы типа мангров. Многие виды рыбы идут метать икру из морей в реки, а другие, подобно угрю, для этого перемещаются из рек в море. Где же тут замкнутость круговоротов?

Говорят, в природе все утилизируется. Нет, не все. При полной утилизации не формировались бы почвы, не отлагались бы торфы. В тропических лесах, где круговорот веществ наиболее совершенен, почв практически нет. А в черноземных степях ≈ почти двухметровый слой, да и под ним не просто минеральный слой, но продукт былых экосистем. Если бы биосфера была «безотходной», так откуда взялись бы все биогенные осадочные породы ≈ мелы, известняки, мраморы и другие? Уголь, нефть, сланцы ≈ все это ведь тоже «отходы» прошлых биосфер.

Секрет природы не в том, что она безотходна, а в том, что неизбежные отходы так захоронены и в таком виде, что они не оказывают вредного воздействия на природу на будущих этапах ее развития. Если конечно, не вмешивается человек.

Сжигая в огромных количествах угли и нефти, мы выпускаем в атмосферу ту углекислоту, что была надежно захоронена ≈ эволюционно депонирована природой древних эпох. А потом с удивлением замечаем климатические аномалии. Кто-то до сих пор еще полагает, что ничего страшного не произойдет. Сжигали и будем еще больше сжигать органического топлива. Природа все стерпит ┘

До сих пор еще высказываются суждения о том, что можно «обогатить» землю. Осушить болото, соорудить водохранилища и обводнить поля, вырубить леса, превратив их в луга и нивы, и т. п. Да, если думать только о сегодняших потребностях человека, такое «обогащение», возможно, даст людям нужную им продукцию, хотя и до определенных пределов. Еще древние охотники подметили: достаточно сжечь по ранней весне сухую траву и луг зазеленеет раньше, а на зелень придут звери ≈ объекты охоты. Но, если траву выжигать из года в год, это не будет давать органической прибавки почвам. Луг довольно быстро обеднеет, захиреет. То же самое происходит в случае осушения или обводнения, при неразумной вырубке лесов, при перегрузке выпаса. Нарушение экологического равновесия на первых порах может дать экономический результат, но затем оборачивается экологической катастрофой.

Разговоры о «несовешенстве» биосферы и мифы о возможности заменить ее идеальной техносферой терпят полный конфуз. Судите сами. Суточные прогнозы погоды мы считаем хорошими, если ошиблись не более чем на одну пятую. Прогнозы урожаев на год еще более приблизительны: хороший ≈ плохой. Ну, а если мы попробуем смоделировать и просчитать биосферу, состоящую из миллионов биогеоценозов, то быстро поймем, что тут, как об этом говорил еще «отец» кибернетики Н. Винер, ≈ дело безнадежное. Слишком она сложна. Ведь для того, чтобы что-то спроектировать, нужно сделать расчеты. И ни разу крупно не ошибиться. Ни на короткое время, ни на длинное, ни на эволюционное.

А как обстоят дела с «сопроматом» природы? Об устойчивости природных систем мы знаем ничтожно мало, но уже убедились, что она значительно ниже, чем нам хотелось бы. Кара-Богаз-Гол нас, кажется, кое-чему научил┘ Например, тому что есть вещи, с которыми просто нужно смириться. Нельзя изобрести «вечный» двигатель, нельзя стать физически бессмертным, нельзя сделаться «сильнее» природы. Можно лишь погибнуть вместе с нею. И таких непреодолимых ограничений десятки. Еще Эпикур более двух тысячелетий назад писал: «Не следует насиловать природу, следует повиноваться ей, необходимые желания исполняя, а также естественные, если они не вредят, а вредные сурово подавляя»

Любая система развивается за счет окружающей ее среды. Система человечества растет и по численности и по суммарным потребностям, увеличивается экспоненциально не только и даже не столько по количеству индивидов, сколько по техногенному давлению на среду жизни. При таком положении, даже если для всех отраслей хозяйства разработаны малоотходные технологии, это будет лишь временным выходом из положения, отсрочкой катастрофы, но не кардинальным решением экологических задач.

Некоторые тут бросаются в крайности ≈ возникла утопия пуританства во спасение, различные варианты клича «Назад, в пещеры!», «Умерить потребности!». Но ведь это не может быть решением глобальной проблемы.

Или еще одна утопия. Великая и красивая утопия К. Э. Циолковского: «Человечество не остнется вечно на Земле┘» Увы, она тоже нереальна. Наша маленькая планета не обладает такими энергетическими возможностями, чтобы переправить хотя бы половину человечества на другие планеты. Это объективное ограничение, ибо оно диктуется не тем, что не хватит энергии, а невозможностью ее использования без вреда для биосферы Земли для тех людей и других живых организмов, которые на ней останутся. Нас сейчас отделяет от тепловой смерти биосферы лишь один порядок величин. Будем использовать в 10 раз больше энергии, чем сейчас, и погибнем. Опять все упирается в энергетику.

Удвоение вложения энергии не обеспечивает удвоения продукции. Это неоспоримо, это естественноисторический закон. Чем дальше, тем больше энергии мы будем вынуждены вкладывать для получения каждой новой единицы продукции, невольно приближая тепловой крах планеты. И никакая экономия энергии в исторической перспективе нам не поможет. Самый утопичный миф ≈ легенда о возможности бесконечного расширения резервов Земли ≈ развеялся как дым.

Что же делать? Что делать в условиях термодинамических ограничений, когда все мифы лопнули, а надежды стали нереальными мечтаниями? Пусть, вероятно, только один: если гора (природа) не идет к Магомету (человеку), Магомет идет к горе.

Иными словами, речь идет об осознании человеком своего места на Земле, себя как неотъемлемой части биосферы. Не «обогащение» природы, а обогащение человечества знаниями, культурой. Не экстенсивное расширение количества людей и не «исхудание» их и обеднение на почве умозрительного аскетизма, а осознанный, разумный подход к регулированию рождаемости и полное обеспечение всеми необходимыми материальными благами граждан Земли.

Если средства, используемые сейчас на решение проблем типа гонки вооружения, перебросить на просвещение, образование народов мира, на обеспечение всем необходимым, на сохранение здоровья людей, задача будет решена.

В странах, где большинство населения малограмотно, постоянно голодает, лишено нормального медицинского обслуживания, как правило, рождаемость во много раз выше, чем там, где люди сыты, образованны, здоровы. Это ≈ непреложное правило. Более высокий уровень культуры и сознания помогает легче регулировать размер семьи.

Или система человечества перестанет экстенсивно расти и перейдет на интенсивный путь саморазвития, или какой-то очередной СПИД сметет с лица Земли «излишки» ≈ миллионы неразумных двуногих, которые наивно верили, что гора с поклонами придет к Магомету.

Ноосфера, о которой говорил В.И. Вернадский, ≈ это не искаженная технизированная планета. Ноосфера прежде всего в людях, а не вне их. Управлять человечеством легче, чем природой, и нужно научиться это делать.

Еще недавно мы что-то не понимали, что-то не хотели понимать, прячась в дыму мифов и утопий. Пришло время ясно осознать, что путь к спасению планеты и жизни на ней в разумном подходе людей к своему месту на Земле, к себе как неотторжимой части биосферы. Человек обречен, если он не подчиняется законам природы, ≈ к такому выводу приходят все виднейшие мыслители с древних времен до наших дней. К их голосу стоит прислушаться.

ЧТО БУДЕТ ПОСЛЕ

ОКОНЧАТЕЛЬНОЙ ПОБЕДЫ

Человечество на перепутье

Не будем, однако, слишком обольщаться нашими победами над природой.

За каждую такую

победу она нам мстит.

Ф. Энгельс. Диалектика природы

Есть три основных типа разрушающего воздействия современной технической цивилизации на природу:

1. Преступное разрушение природы. Наиболее откровенная форма разрушения природной среды. Например, поджоги леса: в пожарах гибнут сотни тысяч гектаров леса. Сброс отходов с танкеров - в открытое море, тайком. Сброс ≈ в реки и озера ≈ отходов нефтеперерабатывающей промышленности. Выброс вредных газов в атмосферу ≈ вопреки всем санитарным нормам.

Недопустимость преступного разрушения природы в какой то мере осознана обществом. Законы, защищающие природу от варварского истребления, постоянно ужесточаются. Здесь есть резервы для защиты природы: в принципе, в любой день могут быть введены еще более суровые законы и налажен еще более строгий контроль за их выполнением.

2. «Законное"»разрушение природы. Законы позволяют разрушать природу в определенных, якобы безопасных для природы, пределах. Через каждые 10-15 лет выясняется, что пределы эти надо резко ужесточить: нормы пересматривают, делают более жесткими, но в большинстве случаев бывает уже поздно┘ Казалось бы, надо сразу ввести очень жесткие нормы. Но это разрушило бы основы технической цивилизации. Так, чтобы ликвидировать фотохимический смог в Лос-Анджелесе, надо запретить автомобильное движение. Кто пойдет на это?..«Законное» разрушение природы продиктовано экономической целесообразностью. Изменить понятие «целесообразности» трудно: надо изменить представление о человеческих ценностях. Пока в споре «автомобиль в центре города или лес на окраине города» безусловно побеждает автомобиль┘

Разумеется, есть и такое «законное» разрушение, которое не диктуется железной экономической необходимостью. Такова ситуация с целлюлозными предприятиями на Байкале. Площадь усыхающих лесов в районе Байкала составляет сейчас полмиллиона гектаров, гибнет рыба, изменяется состав воды┘ Получение какого-то дополнительного количества целлюлозы перевешивает ≈ как фактор экономической «целесообразности» ≈ ценность уникального природного региона.

Иногда «законное» разрушение природы идет не непосредственно, а по цепочке. Закон не запрещает строить танкеры все большего водоизмещения. Но большой танкер - это много нефти, сосредоточенной на одном корабле. А море остается морем - со всеми его опасностями, и если гибель небольшого танкера - опасная авария, то гибель супертанкера, перевозящего полмиллиона или миллион тонн нефти, ≈ это катастрофа планетарного масштаба.

Бурно развивается авиация: растет число самолетов, увеличивается мощность двигателей и высота полетов. В атмосферу ≈ на «законном» основании выбрасывается все большее количество вредных газов. Закон не видит нарастающей опасности разрушения озонного слоя в атмосфере. Между тем, озон защищает все живое на Земле от губительных ультрафиолетовых лучей.

Нарастает мощность лазерных устройств ≈ закон пока не задумывается над возможными последствиями воздействия мощных лазерных лучей на атмосферу┘ Законы стремятся не задеть интересы экономики. Законы не заглядывают в будущее. Этим объясняется все более мощное «законное» разрушение природы. Здесь есть определенные резервы. Законодательство может быть более суровым и более дальновидным. Но резервы эти не слишком велики: нельзя заметно притормозить экономическое развитие и научно-технический прогресс.

3. Необходимое вытеснение природы. Численность населения на планете быстро увеличивается. Нужны новые города, новые заводы и фабрики, новые дороги┘ Нужно новое место для технического мира ≈ взять это место неоткуда ≈ можно только отнять его у природы.

Предположим, искоренено преступное разрушение природы, изданы мудрые законы, положившие конец хищническому развитию экономики, нет откровенно преступного истребления природы и нет «узаконенного хищничества». Все равно техника будет стремительно вытеснять природу: нужно место для увеличивающегося населения, нужно место для техники, обеспечивающей высокий уровень благосостояния всему быстро растущему населению планеты.

Предположим невероятное: уже сегодня введены эффективные меры уменьшения темпов роста населения Земли. В самом идеальном случае, эти меры скажутся через три-четыре поколения. А этого времени сверхдостаточно для практически полного вытеснения природы техникой.

Мысль 1.

Сегодня еще существует шаткое равновесие природы и техники, но потенциально природа обречена; она неизбежно будет вытеснена стремительно растущей техникой ≈ даже если хищническое истребление природы (незаконное и «законное») будет прекращено.



Мысль о том, что природа даже в самом идеальном случае неизбежно будет вытеснена техникой, встречает сильное психологическое сопротивление. «Этого не может быть, потому что этого не может быть никогда┘» Наиболее распространенный довод: на нашей планете еще много свободного места. Действительно, города, производственные предприятия, дороги занимают всего 3,2 процента земельного фонда нашей планеты; пашни и сады ≈ 10,6; пастбища ≈ 23,2; водохранилища, реки и озера ≈ 2,4 процента. Итого 39,4 процента имеющегося фонда. Как будто не так и много - меньше половины. Но что представляют собой оставшиеся земли? Ледники, пески и земли, испорченные человеком, ≈ 15 процентов; леса ≈ 30; пустыни - 6,9; болота - 3; тундра - 5,5 процента. Земля поделена без остатка! Уже прекратился рост площадей, отведенных под пашню. Площадь лесов ежегодно уменьшается на 1,7 процента (то есть на 0,5 процента от всего фонда). Это катастрофические темпы: не будет лесов и океанов ≈ не будет кислорода в атмосфере.

Осваивать пустыни? Очень дорогое и медленное дело! Вот Каракумский канал. Бетонное русло строить было дорого - канал имеет земляное русло, через которое теряется 17 процентов воды. 170 тысяч литров воды в секунду! Поднимается уровень грунтовых вод, образуются соляные озера┘ Последствия предсказуемы только в одном: ничего хорошего ждать не приходиться. Осушение болот? Нарушается экологическое равновесие, исчезают многие виды растительности, вымирают некоторые виды животных┘ Необходимо все ≈ и пустыни, и болота, и леса. То что можно было взять у природы, в основном уже взято┘

Другой довод: техника, развиваясь, стремиться к миниатюризации, современные ЭВМ в тысячи раз компактнее ЭВМ первого поколения. Да, рабочие элементы современных машин становятся компактнее: увеличивается производительность на единицу веса и объема. Но именно это создает условия для взрывного роста массовости машин: в тысячу раз меньше объем, но зато в тысячу раз больше число рабочих элементов, и в тысячу раз больше места на Земле занимает тот или иной вид машин, и тем больше пространства нужно для производства и обслуживания микро техники.

Еще один довод: технику можно вывести в космос┘ Напрасная надежда! Выход в космос требует интенсивного расширения производственных площадей на Земле: нужны новые добывающие, перерабатывающие, машиностроительные предприятия. Нужны новые города, дороги, космодромы┘




Природа обречена. При самом бережном отношении она все равно будет вытеснена техникой. Даже если мы пытаемся затормозить развитие техники, тормозной путь окажется слишком длинным. Через три-четыре поколения человечеству предстоит жить в мире, в котором природа будет на задворках. Леса пройдут стадии заповедников, потом парков, потом садов и превратятся в чахлые скверики. Пашни станут полу теплицами. Атмосфера загрязнится до недопустимых для человека норм┘ Может быть, это произойдет не за три-четыре, а за пять-шесть поколений ≈ какая разница?! Важно другое: это неизбежно произойдет, это произойдет неотвратимо, даже при самом бережном отношении к природе, произойдет ≈ потому, что это уже запрограммировано. Мы не успеем сменить стиль жизни, не сумеем понять, что «природные ценности» несоизмеримо выше «автомобильных ценностей». У нас не осталось времени, чтобы перестроить и спасти природу.

Но есть ≈ еще есть! ≈ время, чтобы взглянуть правде в глаза и подготовиться к жизни в новом техническом мире.




До сих пор техника имела дело, так сказать, с бесприродными «микромирами». Искусственные, технические миры создавались в ограниченном пространстве: в подводных лодках, в кабинах самолетов, на космических аппаратах, в какой-то мере ≈ в производственных и жилых помещениях. В основном же цивилизация была природно-технической. Природа не исключалась, она работала вместе с техникой (и наоборот ≈ техника вместе с природой). Тем не менее в развитии техники очень важное значение имели задачи, выдвигаемые для создания и совершенствования бесприродных «микромиров». Они были одним из главных приводов технического прогресса. Создание и функционирование большого бесприродного технического мира потребуют решения множества технических задач. Нужды нового мира на долгое время станут основным фактором, определяющим будущий технический прогресс.

Мысль 2.

Проектирование бесприродного технического мира (БТМ) позволит заранее выявить задачи, жизненно важные для существования и развития цивилизации, и своевременно подготовиться к их решению. Таким образом, проектирование БТМ даст стержневую линию не только для социального, но и для технического прогнозирования.




Сейчас мы щедро оплачиваем исполнение наших желаний валютой природных ценностей. Захотели обзавестись миллионами автомобилей ≈ пожалуйста! Заняли автодорогами тысячи и тысячи километров природного простора, изломали природу нефтедобычей и нефтепереработкой. Захотели издавать несметное количество печатных изданий ≈ пожалуйста! Пустили под топор леса - источники кислорода┘ Перенести такой мир в бесприродные условия невозможно: нечем платить. БТМ должен быть основан на иных принципах.

2. Мысль о неизбежности мира без живой природы пугает наше воображение. Но отключим на время эмоции и попытаемся трезво оценить возможности создания БТМ. Принципиальная осуществимость БТМ зависит, прежде всего, от возможности или невозможности техническими средствами сделать то, что природа делает «автоматически» и «бесплатно»: обеспечить человека кислородом, питьевой водой, пищей, энергией, материалами┘ Перечень даров природы бесконечен. Природа «автоматически» и «бесплатно» снабжает человечество оптимальными факторами существования: силой тяжести, атмосферным давлением, освещением, температурой и влажностью воздуха. Природа неутомимо уничтожает отходы. Обеспечивает ритмику: смену времен года, суточный цикл, биоритмы и т.д. Дает надежный защитный комплекс: защиту от радиации, вредных излучений, перегрева и переохлаждения┘

В рамках этой статьи мы затронем только вопрос о техническом обеспечении трех наиболее важных функций природы ≈ снабжения человечества кислородом, пресной водой, питанием.




«Проектирование БТМ», «жизнеобеспечение в БТМ» ≈ при постановке задач в таком виде может создаться впечатление, что БТМ это нечто, что можно начать и кончить строить, между тем мы уже живем в БТМ. Мы практически не бываем на открытом воздухе: дом, метро, автобус, цех или другое рабочее помещение, магазины, театры, спортивные залы. Мы не пьем ключевой воды, редки в нашем рационе биологически чистые продукты┘

Это первая, начальная фаза БТМ, когда среда обитания в значительной мере уже бесприродна, но жизнеобеспечение еще основано на природных системах. Следующая фаза ≈ промежуточная: часть функций жизнеобеспе-чения будет выполняться искусственно, а часть ≈ с использованием природных процессов. При этом «искусственная» часть будет постоянно возрастать. Наконец, заключительная фаза: идеальный БТМ ≈ мир, в котором степень независимости от природы (точнее: от того, что к этому времени останется от природы) очень высока (порядка 90 процентов) и продолжает увеличиваться.

Создание БТМ ≈ долгий процесс, включающий существенно разные фазы. Полный (идеальный) БТМ отделен от нас, живущих в эпоху «раннего» БТМ, долгими столетиями. Но первоначальные, прикидочные расчеты по жизнеобеспечению человечества целесообразнее относить к полному БТМ ≈ процесс его формирования может оказаться быстро ускоряющимся.

Еще одно предварительное ≈ перед расчетами ≈ соображение. По прогнозам ООН к 2080 году население Земли стабилизируется и составит не менее 8 миллиардов человек. К этому времени, мощность всех энергетических установок будет составлять примерно 7*1010 киловатт. Исходя из этих данных, мы и будем вести расчеты.




Обеспечение кислородом. Для дыхания одному человеку требуется 550-600 литров (0,83 килограмма) кислорода в сутки. Всему человечеству на весь 2080-й год понадобиться 1,6*1015 литра, а на нужды техники (при современной структуре потребления кислорода) ≈ 6-9*1017 литров. При получении кислорода из загрязненного воздуха глубоким охлаждением затрачивается 0,0004-0,0016 киловатт-часа на каждый литр кислорода. Для всего человечества это составит 1,9*109 киловатта в год, или 0,27 процента вырабатываемой во всем мире энергии. Чтобы обеспечить замкнутый цикл, необходимо получать кислород из выделяемого при дыхании углекислого газа. При разложении углекислого газа электролизом с применением твердых электролитов на каждый литр кислорода, получаемый в течение часа, требуется установка мощностью 6-8 ватт. На каждого человека необходима установка мощностью 150 ватт, на все человечество ≈ 1,2*109 киловатта, или 1,7 процента вырабатываемой в 2080 году энергии.

Обеспечение человечества кислородом в БТМ ≈ относительно несложная задача, если речь идет только о дыхании. Иное дело - искусственное обеспечение кислородом техники: тут требуется вдвое больше энергии, чем ее будет вырабатываться во всем мире. Техника должна стать бескислородной. Прежде всего это означает отказ от сжигания угля, нефтепродуктов и газа. Нужен поток новых изобретений по переходу на бескислородные процессы. Сегодня такие изобретения невыгодны. Но создавать и разрабатывать их надо именно сегодня. Завтра будет поздно.




Обеспечение водой. Норма потребления воды на одного человека в сутки 2,5 литра, в условиях пустынь до 10 литров. На бытовые нужды в крупных городах норма примерно 500 литров. С учетом расходов на промышленность на каждого человека приходиться до 6500 литров воды в сутки. При длительных полетах на космических кораблях и орбитальных станциях суточная норма потребления 2,2-2,5 литра на человека, кроме того, на санитарно-гигиенические нужды расходуется от 6 до 25 литров воды в сутки.

Известно, что много физических, химических, электрохимических и биологических методов получения воды опреснением морской воды или регенерации ее из отходом жизнедеятельности людей, использованных санитарно-гигиенических или технических вод. Расход энергии при этом может составить 8-10 киловатт-часов на кубометр воды.

Космонавты обходятся 28 литрами воды в день и меньше, поэтому можно рассчитывать на снижение расходов воды на бытовые нужды по крайней мере до 150 литров на человека в день. Ни один из вариантов удовлетворения потребностей в воде не вызывает тревоги ≈ за исключением, конечно, нужд промышленности и сельского хозяйства: здесь необходима интенсивная перестройка на безводную технологию.

Общие расходы на водообеспечение, по всей видимости, не превысят 10-12 процентов от вырабатываемой энергии, из которых на жизнеобеспечение приходится только 0,014 процента. В настоящее время водоснабжение отнимает 0,7 процента всей вырабатываемой энергии.




Обеспечение питанием. Энергетическая ценность питания одного человека должна составлять 3000 килокалорий в сутки. Всему человечеству ежегодно потребуется 1,16*109 киловатт пищевой энергии. Для определения общей потребности в энергии необходимо знать к.п.д. системы по производству пищевых продуктов. При использовании природных систем (собирательство, охота) затрачивается в несколько раз меньше мускульной энергии, чем содержится в добытой пище, но этот способ требует в 20000 раз больших площадей и в 33 раза больше человеко-часов рабочего времени, чем современная технология производства питания. Экономя площади и время, техника снижает к.п.д. получения пищи. В Англии, например, на 1 килокалорию затраченной технической энергии приходится только 0,4 килокалории произведенных продуктов.

В производстве питания наблюдаются две противоположные тенденции. С одной стороны постоянно снижается природно-ресурсный потенциал, что приводит к уменьшению к.п.д. С другой ≈ совершенствуется и упрощается технология, что повышает отдачу от затраченной в производстве питания энергии. Широкое распространение, например, получает сейчас новая технология в производстве питания, при которой полностью исключается этап животноводства ≈ растительный белок искусственно превращается в равноценный животному.

Пока не известна технология, которая позволяла бы обеспечить замкнутый цикл воспроизведения продуктов питания без элементов природных систем. На ближайшее будущее тенденции развития будут состоять в использовании более простых природных систем с их симбиозом с технологическими процессами. Вместо экосистем используются их фрагменты, вместо животных - растения, вместо растений - клетчатка и бактерии.

Одновременно развиваются технологии искусственного синтеза пищи. В любом случае к.п.д. производства продуктов питания не будет ниже (не должен быть ниже!) 3-4 процентов. При этом для обеспечения питанием человечества потребуется 2,9*1010 киловатт или около 40 процентов всей вырабатываемой энергии. Сейчас сельское хозяйство потребляет 10 процентов энергии.




В сущности, обеспечение БТМ основными продуктами, необходимыми для поддержания жизни, почти всецело зависит от «энергетической платы». Даже современный уровень техники гарантирует энергетику, необходимую и достаточную для постройки БТМ вместимостью 8 миллиардов человек. Населению БТМ придется отказаться, конечно, от автотранспорта и авиатранспорта (в их современных формах, связанных с чудовищным расходом кислорода, воды и ценных продуктов), но жить в БТМ ≈ дышать, пить, питаться ≈ будет возможно.

Мысль 3

Технически (энергетически) создание БТМ осуществимо уже на современном уровне техники. Это отчасти печальный вывод. Ибо нет самого сильного фактора, который бы сдерживал вымирание природного мира. Как ни грустно, без природы можно выжить, построив БТМ. И природу быстро добьют┘




Наши выкладки ≈ «первоприкидочные» оценки «самого-самого» минимума. Между тем, природный мир построен с колоссальной избыточностью. Эта избыточность с точки зрения, так сказать, самого природного мира обеспечивает ему высокую надежность. А с точки зрения человека, и если так можно выразиться, с точки зрения науки и техники, избыточность дает возможность познания и развития. Исследование и перестройка мира связаны с ошибками. В мире без избыточности такие ошибки означали бы катастрофу. Миру ≈ природному и бесприродному - нужна избыточность.

Один пример: судьба Кара-Богаз-Гола. В 1982 году 200 метровый пролив между Кара-Богаз-Голом и Каспием перегородила дамба. Такое решение было принято из-за обмеления Каспия якобы в результате огромного водоотбора на Волге. Позже, когда соли Кара-Богаза из ценного сырья превратились в разносимый по огромным площадям яд, оказалось, что потери от высыхания Кара-Богаза выше потерь от обмеления Каспия. Попутно выяснилось, что уровень Каспия не понижается, а повышается: главным фактором, определяющим его уровень, оказались тектонические процессы его дна, а не испарение воды Кара-Богаз-Гола и не водоотбор на Волге┘ В БТМ, не имеющем избыточности, такой «прокол» означал бы глобальную катастрофу или, во всяком случае, чрезвычайное бедствие. В мире с высокой избыточностью легко переносятся и значительно большие «проколы»┘

Проектирование БТМ с достаточно высокой степенью избыточности в первом приближении сводится к созданию запасов энергии и ограниченного числа наиболее важных веществ. Такая задача не выходит за рамки реальности. Причем «запасы» вовсе не означают «неиспользуемые запасы».

Зимой высокогорное село Куруш в Дагестане полностью оторвано от цивилизации. С древних времен заборы рядом с домами делают там из кизяка. Если к концу зимы топлива не хватает, заборы постепенно разбирают на отопление. Летом запасы восстанавливаются. В 1962 году аналогичное решение выдвинула американская фирма «Грумман Эйркрафт»: изготавливать часть внутренних перегородок космического корабля «Аполлон-С» из прессованной пищевой смеси. Другой вариант создания запасов ≈ мебель, содержащая бертолетову соль. При сгорании такой мебели выделяется кислород.

Мысль 4.

В принципе можно построить БТМ с высокой избыточностью (БТМ-ВИ). Для этого потребуется сделать и реализовать множество новых изобретений. Необходимо будет также более высокая степень осмотрительности при исследовании и перестройке мира. Учитывая ускоряющиеся темпы развития науки и техники, следует предполагать, что возможность создания БТМ-ВИ появиться уже через 80-100 лет.


3. В том, что можно на какое-то время создать БТМ или даже БТМ-ВИ, еще, как говориться, мало радости. Мир нужен человеку на очень долгие времена, практически навечно. Человек должен чувствовать: мир будет всегда. Только в вечном мире появятся стимулы к продолжению прогрессирующей эстафеты поколений, к сохранению и развитию цивилизации.

Никакими техническими средствами нельзя обеспечить вечность БТМ. Эта проблема по преимуществу социальная, ведь речь идет о строительстве МИРА, а не благоустроенной и долговременной клетки.

Мысль 5.

Социально-устойчивый и развивающийся БТМ (СУР-БТМ, СУР-БТМ-ВИ) должен быть миром, неисчерпаемым для познания. Красота этого мира тоже должна быть неисчерпаемой. Только такой мир будет вечным. Обеспечить неисчерпаемость познания сравнительно легко, например, исследования микромира (глубин вещества) и макромира (Вселенной). Неизмеримо труднее создать мир, неисчерпаемый по красоте. «Запас красоты» ≈ по этому «показателю» техника сильно уступает природе. Технические системы, как правило, приобретают самоценную красоту лишь на последнем этапе своего существования (такова, например, красота чайных клиперов или деревянного зодчества). Обычно «техническая красота» ≈ это красота узкофункциональная (обтекаемая форма скоростных транспортных средств) или подражающая природе.

В 1982 году, когда начиналась работа по теме «БТМ», мы обошли Бакинские магазины электротоваров. В продаже были 20 типов электрокаминов. 18 из них наивно и грубо имитировали «горение дров». Два электрокамина (самые дешевые) были узкофункциональны ≈ они представляли собой примитивные электронагреватели. Даже в патентной литературе не оказалось ни единого изобретения, в котором «обыгрывалась» бы красота физических эффектов, присущих только технике и не используемых природой.




Человек появился и развивался в мире, исключительно благоприятном по познаваемости и красоте. Это одна из главных причин быстрого «очеловечивания человека». Но столь же быстро (даже намного быстрее!) пойдет обратный процесс, если исчерпаются таинственность и красота мира.

Природа имеет колоссальный «запас красоты». В БТМ такой запас создать не удастся. Неисчерпаемость красоты в БТМ может быть обеспечена только возможностью ее постоянного возникновения и развития.

Поясним эту мысль.

До музыки был только природный шум: свист ветра, звуки леса, пение птиц, ритм прибоя┘ Музыка началась с подражания голосам природы. Но очень скоро звукоподражание выросло в МУЗЫКУ. Это единственный бесспорный случай, когда «техническая красота» (в смысле «красота, которая создана искусственно») сильнее и неисчерпаемее «природной красоты».

Мысль 6.

Создание СУР-БТМ и СУР-БТМ-ВИ немыслимо без многих новых социально-технических изобретений типа «от шума к музыке». Решение этих сложнейших супер-задач требует огромного расхода сил и времени. Поэтому начинать надо сегодня. Завтра будет поздно.




В природном мире можно мыслить методом проб и ошибок. Колоссальная избыточность природы покрывала издержки от ошибок, прощала медлительность и неэффективность решения задач.

Мысль 7.

При построении СУР-БТМ и СУР-БТМ-ВИ и для жизни в этих мирах необходимо иное мышление ≈ эффективное, исключающее крупные просчеты, учитывающее диалектику стремительно развивающегося мира. Отдаленным прототипом такого мышления можно считать теорию решения изобретательских задач (ТРИЗ). Точнее ≈ общие принципы сильного мышления, заложенные в ТРИЗ.




Мы живем в мире, где главное ≈ материальное потребление. За столетие такой мир съел половину природы и четыре пятых ее красоты (цифры примерные, речь идет о порядке величин).

Мысль 8.

В БТМ неизбежно придется отказаться от материально-потребительского образа жизни, от материального потребления, как главной жизненной ценности. Главным вектором БТМ должно стать творчество, направленное на углубление и расширение познания и на обогащение красоты мира. В творчество будет вовлечена большая часть населения БТМ. Потребуется развитая система воспитания творческого мировоззрения и обучения творческой технологии мышления. Дальний прототип такой системы - нынешние занятия по ТРИЗ.




Полагалось бы закончить эту проблемную статью традиционным обращением к читателю: авторы будут благодарны за критику и замечания. Но если говорить откровенно, мы знаем замечания и возражения. И отношение наше к ним скорее грустное, чем благодарное. Люди привыкли (и это естественно) к природному миру. Мысль о неизбежном превращении этого мира в БТМ вызывает крайне резкие отрицательные эмоции. Список возражений, которые мы выслушали, пока шла работа над статьей, занял бы не один десяток страниц. Возражения эти основаны на эмоциях (или преимущественно на эмоциях) ≈ и потому неопровержимы. Ну что можно ответить на такой довод: «Все это чушь! Я не представляю, как можно жить в мире, где не будет неба, моря, леса, животных┘» Или на такое соображение: «Люди не могут жить без войн и столкновений. А в БТМ любой военный конфликт будет означать конец света┘»

Первое время мы пытались противопоставить эмоциям логику, разум, расчеты. Мы доказали, что переход к БТМ уже идет и обратного пути нет. Мы осторожно намекали, что наши далекие предки тоже не представляли себе жизни без пещер и мамонтов. Мы проводили аналогию между БТМ и кораблем: на кораблях не бывает междоусобных войн ≈ иначе мореплавание было бы невозможно┘ Все это оставалось пустым звуком. Оппоненты упорно твердили: этого не может быть, потому что этого не было никогда!

Эмоции невозможно переспорить, перекрыть, остановить. Им надо открыть «зеленый свет», пусть свободно выплескиваются. Столкнувшись с невероятным (с тем, что кажется невероятным), человек должен сначала тысячу (или десять тысяч) раз воскликнуть: «Этого не может быть!», чтобы потом, в конце концов, задуматься: «А что если?┘»

Итак, авторы заранее благодарны за критику и замечания. И обещают неукоснительно учесть все возражения.

ОТВЕТЫ АКАДЕМИКА А.Д. САХАРОВА НА АНКЕТУ ГАЗЕТЫ «ТРУД».

Какую научную или научно-техническую проблему, над которой работают или должны работать ученые. Вы считаете наиболее актуальной?

В науке существен весь фронт ≈ от абстрактных исследований оснований теории множеств и до чисто технологических или чисто описательных исследований. Хотелось бы все же выделить пять центральных проблем современной науки.

А) Физика элементарных частиц. Исследования в этой области могут изменить наши представления о самых «глубинных» законах природы, о пространстве и причинности.

Б) Проблемы прикладной и теоретической кибернетики. Усиление мощи человеческого мозга (как «малая» механизация ≈ сбор и хранение информации, перевод с иностранных языков, нахождение наилучших решений конкретных экономических проблем и т.п., так и принципиально возможное создание «сверхмозга») может революционным образом изменить многие стороны человеческой жизни, в том числе в житейской научной и социальной сферах.

В) Развитие химической технологии, которое в очень короткий срок должно обеспечить как искусственную пищу, так и общий технический прогресс в производстве бытовых приборов, на строительстве, транспорте и для научных целей.

Г) Науки о жизни, которые должны способствовать такому управлению наследственностью и здоровьем, которое сделает человечество более счастливым.

Д) Проникновение в космос как средствами наблюдения, так и непосредственное. Тут возможны большие неожиданности, вплоть до милого фантастам «контакта» с внеземными цивилизациями.

Синтетическая пища, в первую очередь создание мощной аминокислотной промышленности (метионин, лизин и др.) для преодоления мирового дефицита по этим веществам, в перспективе ≈ ликвидация расточительного животноводства, а затем и вообще сельского хозяйства. В самое ближайшее время ≈ более полное использование моря.

Какие Вы видите в будущем источники производства энергии? Какие новые виды энергии человек сможет использовать в будущем?

Ближайшее будущее ≈ расширение сети мощных электростанций, использующих уголь, разрабатываемый открытым методом, и нефть, работы в области МГГI и экономических линий передачи. Эта линия развития ≈ основная до 1975 - 1980 гг. Одновременно ≈ строительство и усовершенствование атомных электростанций, использующих запасы U235, накопленного ранее для военных целей, плутоний и U233 , полученные из урана и теория в реакторах-размножителях стационарного и взрывного типа. Эта линия ≈ основная в 1980 - 2010 гг. Одновременно начинается развитие установок, использующих управляемую термоядерную реакцию ≈ сначала в качестве источника нейтронов в реакторах-размножителях с облучением лития, урана и тория, в далекой перспективе ≈ чисто дейтериевая схема, в частности с поглощением размноженных нейтронов в соединениях дейтерия (тяжелая вода, соединения бериллия и др.).

КАЖЕТСЯ НАЧИНАЕТСЯ РЕВОЛЮЦИЯ, О НЕОБХОДИМОСТИ КОТОРОЙ ТАК ДОЛГО ГОВОРИЛО БОЛЬШИНСТВО ТЕХНОКРАТОВ

Элвин Тофлер ≈ один из ведущих американских футурологов известен как активный сторонник роли науки в прогрессе человечества. Его книги «Шок будущего», «Третья волна», «Движение власти» и другие, посвященные этой теме, изданы более чем в 50 странах. Данная статья написана мистером Тоффлером для «Интерпульса» в соавторстве с женой ≈ доктором юриспруденции Хейди Тоффлером.

Относительно недавно, накануне Всемирного форума по экологии Земли в Рио-де-Жанейро, большая группа ученых включающая около 100 лауреатов Нобелевской премии, приняла манифест, пронизанный мыслью, что сегодняшний мир не только не должен сдерживать темпы развития науки и техники, но и, наоборот, нуждается в их ускоре6нии. Манифест стал ответной реакцией представителей науки на усиление глобального движения природозащитников, которое, по мнению ученых, стало служить прикрытием для воинствующих защитников примитивно-первобытного стиля жизни в качестве альтернативы технотроническому современному образу жизни.

Бесспорно, сегодняшний мир стоит перед лицом колоссальных экологических проблем. Но было бы несправедливым обвинить только науку и технику в ущербе, наносимом окружающей среде.

Основным действующим аргументом фанатиков защиты окружающей среды стало огульное обвинение всех существующих технологий в отравлении природы, так, как будто между ними нет никакой разницы. В лучшем случае ≈ это наивно. В худшем ≈ беспечно. Истина состоит в том, что все существующие ныне технологии различны и поэтому оказывают различное воздействие на окружающую среду. Некоторые ≈ позитивное. Некоторые ≈ негативное.

Толчок самой первой в истории человечества научно-технической революции был дан неким безымянным доисторическим Эйнштейном, посадившим во влажную землю первое зерно и вызвавшим этим поступком сельскохозяйственную революцию со всеми сопутствующими ей социальными потрясениями. Но если мы задумаемся, то сельское хозяйство ≈ не натурально. Оно ≈ продукт насилия человека над природой в его собственных интересах, а фермерское хозяйство деструктивно для биологических систем в тех местах, где оно практикуется.

В ходе сельскохозяйственной революции человечество изобрело массу различных предметов ≈ от плуга и лошадиного хомута до пресса, паруса и помпы. Все эти вещи ≈ продукт аграрного образа жизни и так же, как и процессы, с ними связанные, имели определенное воздействие на природу, правда, весьма ограниченное.

Около трехсот лет назад произошла индустриальная революция, положившая начало второй глобальной волне преобразований. Промышленная революция принесла с собой паровой двигатель и механический ткацкий станок, тысячи других машин, приводимых в действие энергией ископаемого топлива, а не мускульной силой человека и животных. Индустриальные общества индустриальной эпохи, независимо от существовавших в них идеологий и имущественных отношений, нуждаясь в новых технологиях, требующих больших объемов энергии, и большом количестве рабочей силы, сконцентрировали их в городах. Сверхконцентрация технологий привела к деградации экологических систем. И если мы окинем взглядом экологические пустыни современного мира, то в центре каждой из них мы увидим столб дыма, поднимающийся кверху из труб, ≈ символ эпохи массового производства.

Грядущая третья технологическая революция в отличие от первых двух будут основываться не на мускульной силе человека или животных:, а на силе умственной активности человека. Ее апологеты предлагают заменить концентрацию населения и производства в городах децентрализацией, а в нескольких странах даже деурбанизацией, а энергоемкие и интенсивные технологии заменить менее энергоемкими и интенсивными. Третья технологическая революция делает возможными революционные изменения в самой природе труда, сокращая использование грубого физического или неквалифицированного умственного труда.

Технологический базис «третьей революции» только формируется. И еще предстоит революционировать концепцию экологически чистого производства ≈ экономики, работающей на отходах. Экономики настолько развитой, что отходы при производстве одного продукта тут же бы становились сырьем для производства другого.

При этом следует помнить, что для большинства работ доставка сырья к работнику и назад намного экономически безопаснее и эффективнее, чем доставка работников к сырью.

Существуют сотни способов, по которым технологии 3-й революции помогут построить экологически безопасное эффективное производство. И не будем облыжно обвинять науку и технику, играя на руку фанатикам и технофобам в их стремлении возродить темное прошлое человечества.

СЛЕПЫЕ УВИДЯТ, ГЛУХИЕ УСЛЫШАТ

К 2050 году выращивание зародышей человека в инкубаторах заменит обычный способ рождения детей, избавит женщин от мук и травм при родах.

Искусственное вынашивание плода под присмотром компьютерных мамок и нянек со своевременным исправлением дефектов развития даст поколение идеально здоровых людей. К такому выводу пришли авторы книги «Медицина будущего», опубликованной в декабре 1008 года издательством «Британского медицинского журнала».

Книга произвела сенсацию еще до выхода в свет. Тем более что шокирующие предсказания сделали писатели-фантасты, а девять ведущих врачей Англии, опубликовавших свой труд под редакцией авторитетных ученых ≈ профессора Лондонского университета Маршалла Маринкера и члена совета директоров Лондонского университетского колледжа Майкла Пекхэма.

Врачи попытались восполнить серьезный пробел в футурологических прогнозах, каких много появилось в преддверии третьего тысячелетия. Дело в том, что эти прогнозы, включая и официальные документы Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), основаны на среднестатистических тенденциях. Скажем, поскольку сегодня рождаемость падает, делается вывод, что и в дальнейшем спад рождаемости сохранится и к такому-то году она снизится на столько-то процентов. За цифрами и процентами не видны качественные сдвиги в медицине, уже сделанные или готовящиеся в тиши лабораторий. Эти сдвиги способны перевернуть нашу жизнь.

Слепые увидят. Глухие услышат. Парализованные и безногие встанут и пойдут. Все это, по мнению врачей, произойдет благодаря будущим технологиям восстановления мозга, выращивания нервов, тканей и органов.

Таблетки памяти, которые создают нейробиологи, помогут человеку запоминать огромные объемы информации. Они могут быть использованы криминалистами для восстановления у свидетелей фотографически точной картины преступления. Они позволят извлекать из тайников памяти забытое прошлое, что поможет не только при лечении психических заболеваний, но и для проверки благонадежности граждан.

Человеческое тело наполнится мириадами молекулярных микро роботов. Мы их будем принимать в виде таблеток за полчаса до еды. Сделанные по так называемым нанотехнологиям, они будут сновать по организму, проникать в его отдаленные уголки, ремонтировать повреждения ДНК, уничтожать вредные вирусы и микробы, пресекая заболевания на самых ранних стадиях.

Болезни станут редкостью. Поликлиники и больницы постепенно исчезнут за ненадобностью. Их заменит домашний компьютер, соединенный по Интернету с крупнейшими медицинскими центрами мира, где любой сможет получить квалифицированную помощь. Диагностические устройства, установленные в квартире, будет ежесекундно отслеживать ваше состояние и в случае необходимости выдадут на экран монитора сообщение о болезни и способе ее лечения.

Уже сегодня свыше пяти миллионов англичан не ограничиваются советами одного врача. Они обращаются сразу к нескольким специалистам, мнения которых сравнивают и подвергают критике. Штудируют медицинские книги, обмениваются опытом с другими больными и даже понуждают врача назначить им то или иное лекарство. В поисках «истины» они доходят до альтернативной медицины, знахарей и магов. Это стремление больных к самостоятельному и осознанному выбору курса лечения в высшей степени характерно для развитых стран. В следующем веке тяга к знаниям полагают авторы книги, усилится, и самолечение в сочетании с высоким уровнем медицинского образования граждан станет преобладающим.

Готовы ли мы принять грядущие изменения? Консервативное большинство обычно агрессивно отвергает новшества. Авторы приводят душераздирающие примеры расправ с врачами-первопроходцами. Так, венгерский акушер Игнац Земмельвейс, который в прошлом веке предложил элементарные меры асептики при родах, был за это уволен с работы. Ускорение научного прогресса усилит конфликт между новаторами и консерваторами еще больше. Но жертвами на этот раз будут те, кто не хочет жить по-новому. Не согласишься на проверку благонадежности путем перлюстрации мозга ≈ не получишь хорошую должность. Не сможешь по каким-либо показаниям принимать таблетки, увеличивающие умственные и творческие возможности, ≈ окажешься в проигрыше, подобно тому как спортсмены без допинга проигрывают спортсменам под допингом.

Постепенно «отказники» окажутся в меньшинстве. Отказываясь от искусственного выращивания и других новых технологий, они обрекают себя и своих детей на мучения, болезни, нищенство и поражение в правах. В царстве здоровья они подвергнутся неизбежной дискриминации из-за своих физических и умственных недостатков, будут страдать от комплекса неполноценности. Поэтому проблема прав человека должна занять центральное место в медицине XXI века.

В заключение авторы признают, что прогнозы имеют недостатки: могут породить неоправданные ожидания или отвлечь силы общества на бесплодную борьбу с несуществующим. Но от них есть и польза. Они помогают людям приспособиться к новым технологиям и меняющимся условиям жизни. И это свойство прогнозов перевешивает их недостатки.