Неустойчивая биосфера и устойчивое развитие

В течение последних десятилетий учеными разных направлении весьма интенсивно исследуются глобальные процессы, вызванные нарушением биогеохимических циклов, вторжением в климати­ческую систему и сокращением биоразнообразия в результате ан­тропогенной деятельности. Эти, также как и проблемы лавинооб­разного прироста численности населении, дефицит продовольствия, голод и недостаток чистой питьевой воды со всей неотвра­тимостью поднимают вопрос о емкости биосферы и способности систем жизнеобеспечения продолжать выполнять своп функции в условиях растущего антропогенного пресса.

Как известно, прямые и обратные связи поддерживают гомеостаз. Это означает, что планетная биота управляет связями между атмосферой, Мировым океаном и верхней частью литосферы. Этим она поддерживает и сохраняет стабильность потоков вещества и энергии в биосфере. Гомеостаз имеет- место только при определен­ном высоком уровне поглощения планетарной биотой солнечной энергии, возможен только при отсутствии экстремальных косми­ческих и планетарных воздействий на биосферу. Он основан на связях, разрушение которых носит триггерный характер. Это озна­чает, что живая природа и многие биокосные образования, под­держивающие гомеостатичность биосферы, оказываются хрупки­ми, спонтанно разрушающимися в ходе нарушения экологическо­го баланса силами органической природы. Дестабилизация биосферы возможна в результате воздействия трех сил: космической, геологической и техногенной.

В результате исследований биосферы с точки зрения природ­ной системы, осуществленной Г.Лавлоком (1982), который конк­ретизировал и несколько видоизменил представления В. И. Вернадского об организованности биосферы, а также В. Г. Горшкова (1995), который математически выразил идею Г.Лавлока о гомеостазе глобальной экосистемы, можно констатировать: ( естественная биота Земли устроена таким образом, что она спо­собна с высочайшей точностью поддерживать пригодное для жиз­ни состояние окружающей среды.

Огромная мощность продукции, достигнутая биотой, позволя­ет ей восстанавливать любые естественные нарушения окружаю­щей среды в кратчайшие сроки, измеряемые десятками лет;

Огромная мощность, развиваемая биотой Земли, таит в себе скрытую опасность быстрого разрушения окружающей среды за десятки лет, если целостность биоты будет нарушена. При этом установлено, что широкомасштабное окультуривание ландшафтов опаснее образования антропогенных пустынь; биосфера в определенной степени способна компенсировать любые возмущения, производимые человечеством, но только в том случае, если доля его потребления не превышает 1 % продук­ции биосферы;

" Современные изменения биосферы человеком, ведущие к вы­бросу биотой 2,3 млрд т/год углерода в атмосферу, свидетельству­ют о переходе ее в неустойчивое состояние, о сильном нарушении глобальных биогеохимических циклов и о существенном подавле­нии дестабилизирующего равновесного состояния процессов ее естественного саморегулирования;

С современное состояние биосферы в определенной степени об­ратимо. Она способна вернуться в прежнее состояние, имевшее место в прошлом веке, но для этого необходимо на порядок сни­зить потребление ее естественной продукции; ^ другою устойчивого состояния биосферы не существует, и при сохранении или росте степени антропогенной нагрузки устойчи­вость окружающей среды будет нарушена и биосфера начнет раз­рушаться;

Из-за инерционности демографических процессов рост населе­ния Земли до 8 млрд чел. неизбежен. Однако после стабилизации на этом уровне необходимо почти на порядок снизить число лю­дей на планете путем планирования семьи, и только в этом случае дестабилизированная биосфера возвратится в устойчивое состоя­ние саморегулирования в соответствии с принципом Ле Шателье, так как отторжение человеком ее продукции не будет превышать

1% (К.С.Лосев и др., 1993).

Таким образом, ведущие экологи однозначно свидетельствуют о том, что стихийно развивающаяся цивилизация вплотную подо­шла к порогу устойчивости биосферы] Главная опасность заключа­ется в том, что антропогенные воздействия привели к нарушению процессов саморегулирования биогеохимических циклов. Поэтому человечество оказалось перед экологическим императивом: либо восстановление дикой природы на уровне XIX в. или даже несколько более ранних времен, либо конец света. Третьего не дано.(Согласно В.Г.Горшкову, биосфера гомеостатична только в рамках условий дотехногенного голоцена и ей не свойственны другие устойчивые состояния. Однако этот вывод, сделанный на основе прямого при­менения метода актуализма, требует определенных корректив./Вся история биосферы, начиная с самых ранних этапов ее возникно­вения и развития. — это непрерывная череда гомеостазисов и би­фуркаций-катастроф (кризисов и революций).

До наших дней биосфера пришла сложный и нелегкий пучь ус­ложнения и ускорения. На ее долю выпадали самые разнообразные катастрофы, начиная от крупнейших космических и глобальных дo региональных и локальных. Их развитие нередко ставило био­сферу на грань самоуничтожения и полного распада. Однако каж­дый раз благодаря внутренней энергии биосфера с честью выхо­дила из сложнейших ситуаций, и вновь возрождалась жизнь. Такие случаи в геологической истории многочисленны. Ярким примером может служить глобальный кризис биосферы, который произо­шел 65 млн лет назад. В результате столкновения Земли с крупным космическим телом (астероидом) возникла экологическая катаст­рофа. Изменились газовый состав атмосферы и температуры при­земной части воздуха и морских акваторий, на просторах суши начались масштабные лесные пожары и т.л.

Нарушение природного баланса было настолько значительно, что привело к гибели крупных наземных позвоночных, в том чис­ле и динозавров. Органический мир Земли лишился почти всего лесного покрова. Исчезли все головоногие моллюски (аммониты и белемниты), все семейства планктонных организмов, кораллов и мшанок, 75 % семейств брахиопод, такое же количество двуствор­чатых и брюхоногих моллюсков и других организмов. Однако через сравнительно недолгое время, спустя 3 — 5 млн лет, органическая жизнь на Земле возродилась.

Между тем эта космическая катастрофа была все же не самой крупной в истории Земли. В течение последних млн лет геоло­гической истории подобных космических катастроф насчитывает­ся 21. Это не только прямые удары и взрывы астероидов, но паде­ния комет или их пролеты вблизи Земли, lice это фиксируется в истории развития органического мира и отмечено крупными ру­бежами геохронологической шкалы. Не упали на Землю астероид 65 млн лет, не произойди в это время космическая бомбардиров­ка, неизвестно, сколько миллионов лет могла продлиться эпоха жизни динозавров. А ведь экологическую нишу динозавров после их исчезновения заняли млекопитающие, эволюция которых при­вела к появлению Homo sapiens и к тому, что в настоящее время происходит с биосферой.

Среди планетарных процессов надо отметить региональные по масштабам и глобальные по степени воздействия вулканические извержения, гигантские процессы столкновения литосферных плит и такие скромные по сравнению с ними процессы, как великие оледенения и межледниковья. Правда смена ледниковых периодов межледниковыми, так же как и резкие понижения температур,вызвавшие появления оледенений, могли быть результатом кос­мических причин, в частности связанных с прилетом комет, и с астрономическими циклами.

Связь четвертичных ледниковых эпох и межледниковий с аст­рономическими циклами М.Миланковича в настоящее время общепризнанна. Этот ученый связывает наступление ледниковых эпох с изменениями параметров орбиты эксцентриситета, (угла между осью и перпендикуляром к плоскости орбиты) и вре­мени прохождения Землей перигелия, т.е. моментом наиболее близ­кого расположения Земли от Солнца. На каждый из перечислен­ных параметров влияет притяжение Луны и других планет. Эксцен­триситет достигает максимальных значений через каждые 92 тыс. лет, циклы колебаний наклона земной оси и времени прохожде­ния перигелия периодически повторяются через каждые_41 тыс. и 21 тыс. лег соответственно.

Конечным результатом изменений положения Земли на орбите по отношению к Солнцу являются циклические изменения лет­ней инсоляции в высоких широтах в условиях относительного по­стоянства радиационного баланса в целом. В высоких широтах та­кого изменения достаточно для существенного снижения средне­годовых температур, которые влекут за собой появление и само­развитие ледниковых покровов на равнинах и плоскогорьях и гор­ных ледников. В свою очередь, такие огромные по масштабам из­менения напрямую дестабилизируют биосферу, которая каждый раз прилагает огромные усилия по дополнительному расходу энер­гии и вещества для того, чтобы вначале приспособиться к возни­кающим непривычным обстановкам, а затем выйти из создавших­ся кризисных или критических ситуаций.

В геологической истории Земли гляциоэры разной продолжи­тельности происходили по крайней мере шесть раз, и каждый раз рост криосферы суживал развитие биосферы и нарушал ее гомеостаз. Нарушился не только температурный режим земной поверх­ности, который вызывал миграции или изменения в образе жизни животных и растений. Он приводил в том числе и к существенно­му сокращению биомассы, а значит, нарушал биологический кру­говорот веществ. Нарушался и гидрологический цикл. В леднико­вые эпохи снижался влагообмен между океаном и атмосферой, падало содержание влаги в атмосфере, а значит сокращалась со­ставляющая парникового эффекта. Вследствие развития криосфе­ры на значительных площадях существенно увеличивалось альбедо земной поверхности и снижался радиационный баланс, а все это еще больше усиливало эффект выхолаживания планеты.

Активный вулканизм, особенно при значительном выбросе пирокластического материала в атмосферу, определенным обра­зом снижал альбедо атмосферы, но выброс значительных количеств углекислоты, наоборот, способствовал усилению парнико­вого эффекта.

Как в случае отрицательного (выхолаживание), так и положи­тельного развития планетарных событий, когда появлялось боль­шое число благоприятных для жизнедеятельности организмов ланд­шафтов, биосфера успешно справлялась с возникавшими трудно­стями и продолжала развиваться.

Однако совершенно другой сценарий возможен при антропо­генном воздействии, если фактором деструкции станет криогенно-гляциальное воздействие, вызванное человеком. Оно может возникнуть при ядерном конфликте и масштабном использовании ядерных устройств. Это вызывает явление, описанное как «ядерная зима». В этом случае нарушится энергообеспеченность Земли, а криосфера получит планетарное распространение, т.е. Земля мо­жет превратиться в новую ледяную планету.

Сравнения современных условий с палеогеографическими, т.е. с физико-географическими условиями геологическою прошлого, свидетельствуют о том, что современная дестабилизация биосфе­ры хотя и уникальна по происхождению, но далеко не первая. Однако это вовсе не означает, что биосфера даже в ее современ­ном состоянии способна перенести еще более серьезные воздей­ствия со стороны современной цивилизации.

Современная ситуация необычайна еще и чем, что она накла­дывается на условия природного гомеостаза в биосфере, и поло­му се развитие может считаться однонаправленным. Явления как дестабилизирующего, так и благоприятно развивающегося харак­тера дают некоторую стабилизацию в развитии, но главное заклю­чается в том, какие явления пересилят.

В современной биосфере экологические ресурсы восстанавли­ваются не полностью. Однако биосфера обладает еще одним уни­кальным качеством. Находясь в дестабилизированном состоянии, она не полностью утрачивает свои экологические функции. Живое вещество способно аккумулировать рассеиваемую неорганически­ми источниками энергию и при этом перераспределять ее вновь в окружающее пространство таким образом, что косная среда, в основном неорганическая, превращается в фактор прогрессивного увеличения функционального и статического потенциала жи­вой природы. Работая на себя, живое вещество меняет действие процессов в неживой природе (С. П. Горшков, J УУ8). Таким обра­зом, в биосфере происходят процессы, восстанавливающие гомеостаз.

Со времени своего возникновения биосфера постоянно взаи­модействует с Космосом. Это взаимодействие вытекает из длительности развития биосферы, которая существует па Земле почти 4 млрд лет, и постоянною увеличения биоразнообразия и биологических функций живого вещества.

Эти два фактора свидетельствуют об удивительной устойчивос­ти биосферы об определенной ограниченности масштабов воз­действия на биосферу неорганической природы, об ускорении космического воздействия на биосферу, по крайней мере в тече­ние фанерозойской истории Пo мнению ведущих экологов, для выработки научно обоснованной стратегии устойчивого развития и оптимальных условий выживания человечества необходимо ус­тановить следующие приоритеты (С.П.Горшков, 1998): высший — эколого-экономическая оптимизация природно-антропогенных и антропогенных систем. От успехов реализации выс­шего приоритета зависит и решение демографической проблемы; высокий — охрана природных систем и биоразнообразия.

В условиях сочетания демографического, социально-экономи­ческого и экологического кризисов должны быть более приоритетными цели, защищающие человека и природу одновременно.