Человек в природе и обществе

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Рис.21. Антропогенное влияние деятельности человека на компоненты биосферы:
1 - растительный мир; 2 - животный мир; 3 - почва; 4 - водные ресурсы; 5 - атмосфера; 6 - климат; 7 - рельеф; 8 - сырьевые ресурсы земли.

Группа непосредственных антропогенных воздействий включает:

• постепенное изменение климата планеты из-за возрастания тепличного (парникового) эффекта от накапливания в атмосфере СО, метана и других малых газовых примесей, окислов азота, аэрозолей, легких радиоактивных газов, изменения концентрации озона;
• общее и местное (над полюсами, отдельными регионами суши) разрушение биосферного озонового экрана;
• загрязнение Мирового океана и его морей тяжелыми металлами, сложными органическими соединениями (фенолом, полибифенилами и др.), нефтепродуктами, радиоактивными веществами; насыщение его вод углекислым газом; подкисление мелководий за счет окислов серы и азота; захоронение в океане ядовитых и радиоактивных веществ, в том числе военного назначения (ОВ, отслужившие взрывчатые вещества и т.п.);
• разрыв нормальных экологических связей между океаном и водами суши в связи со строительством плотин на реках, в том числе повышение уровня грунтовых вод, изменение твердого стока, нерестовых путей и т.п.;
• загрязнение атмосферы, особенно нижней тропосферы, с образованием кислотных осадков, высокотоксичных веществ (типа фосгена и др.) в результате вторичных химических реакций, имеющих бесконечный цепной характер, в том числе фотохимических (в этом причина разрушения и озонового экрана, на который воздействуют фреоны, водяные пары, окислы азота, малые газовые примеси);
• загрязнение вод суши, в том числе речных, служащих для питьевого водоснабжения, высокотоксичными веществами, включая диоксины, тяжелые металлы, фенолы и др,;
• радиоактивное загрязнение отдельных районов в связи с текущей эксплуатацией атомных устройств, чернобыльской и уральской катастрофами, испытанием атомного оружия, захоронением радиоактивных отходов;
• продолжающееся накопление на поверхности суши бытового мусора и промышленных отходов, в особенности практически неразлагающихся пластмасс и других высокополимерных веществ;
• загрязнение подземного пространства, включая подземные воды, что делает их непригодными для водоснабжения и угрожает пока еще мало известной жизни в литосфере;
• сокращение площади лесов, ведущее к дисбалансу газов атмосферы, в том числе к сокращению концентрации кислорода в атмосфере планеты;
• массовое и быстрое, лавинообразное исчезновение биологических видов, в том числе хозяйственно полезных;
• изменение размера, энергетической и биогеохимической роли организмов, переформирование пищевых сетей, возникновение новых экологических ниш, заполнение их видами, ранее бывшими редкими и не игравшими ведущей роли в сообществах, массовое размножение отдельных организмов;
• нарушение иерархии экосистем в связи с исчезновением их нижнего звена (или звеньев), “стирание” природной сетки биогеоценозов, увеличение системного однообразия, что снижает надежность работы природных систем;
• нарушение общего экологического баланса с исчезновением рек, деградацией растительности и другими подобными результатами;
• опустынивание планеты как вширь, так и на уже охваченных этим процессом территориях;
• ухудшение среды жизни в населенных местах, прежде всего в крупных городах: переуплотнение населения, шум, загрязнение воздуха и воды, зрительное подавление психики человека высокими зданиями, отсутствие природной среды (зелени, открытых водоемов, птиц и т.д.), возникновение специфических городских болезней;
• общее истощение и нехватка природных ресурсов для развития человечества;
• относительная и абсолютная перенаселенность планеты, угроза включения факторов, зависящих от плотности человеческих популяций.

Дата добавления: 2014-11-06