Экологические проблемы в современном мире

Изучение биосферы, как целостной  системы, получило название глобальной экологии - совершенно новое направление  в науке. Существующие методы экспериментального изучения Природы для него непригодны: биосферу нельзя, как бабочку, изучать  под микроскопом. Биосфера - объект уникальный, существует в единственном экземпляре. И к тому же сегодня  она не такая, какой была вчера, а  завтра не будет такой, как сегодня. И поэтому какие-либо эксперименты с биосферой недопустимы, просто в принципе недопустимы. Мы можем  лишь наблюдать происходящее, думать, рассуждать, изучать компьютерные модели. И уж если проводить эксперименты, то только локального характера, позволяющие  изучать лишь отдельные региональные особенности биосферных процессов.

Вот почему единственный путь изучения проблем глобальной экологии - это  методы математического моделирования  и анализ предшествующих этапов развития Природы. На этом пути уже сделаны  первые значительные шаги. И за последние  четверть века многое понято. А самое  главное - необходимость такого изучения стала общепризнанной.

Взаимодействие биосферы и общества

Вернадский первым, еще в самом  начале ХХ века, понял, что человек  становится "основной геологообразующей силой планеты" и проблема взаимодействия человека и Природы должна войти в число основных фундаментальных проблем современной науки. Вернадский не случайное явление в череде замечательных отечественных естествоиспытателей. У него были учителя, были предшественники и, главное, были традиции. Из учителей надо вспомнить прежде всего В. В. Докучаева, который раскрыл тайну наших южных черноземов и заложил основу почвоведения. Благодаря Докучаеву мы сегодня понимаем, что основа всей биосферы, ее связующее звено - это почвы с их микрофлорой. Та жизнь, те процессы, которые происходят в почвах, определяют все особенности круговорота веществ в природе.

Учениками и последователями Вернадского  были В. Н. Сукачев, Н. В. Тимофеев-Ресовский, В. А. Ковда и многие другие. Виктору  Абрамовичу Ковде принадлежит очень  важная оценка роли антропогенного фактора  на современном этапе эволюции биосферы. Так, он показал, что человечество производит по крайней мере в 2000 раз больше отбросов органического происхождения, чем вся остальная биосфера. Отходами или отбросами условимся называть вещества, которые надолго исключаются из биогеохимических циклов биосферы, то есть из кругооборота веществ в Природе. Другими словами, человечество кардинальным образом меняет характер функционирования основных механизмов биосферы.

Известный американский специалист в  области вычислительной техники, профессор  Массачусетского технологического института Джей Форрестер в конце 60-х годов разработал упрощенные методы описания динамических процессов с помощью компьютеров. Ученик Форрестера Медоуз применил эти подходы для изучения процессов изменения характеристик биосферы и человеческой активности. Свои расчеты он опубликовал в книге, которую назвал "Пределы роста".

Используя очень простые математические модели, которые никак нельзя было отнести к числу научно обоснованных, он провел расчеты, позволяющие сопоставить перспективы промышленного развития, роста населения и загрязнения окружающей среды. Несмотря на примитивность анализа (а может быть, именно благодаря этому), расчеты Медоуза и его коллег сыграли весьма важную положительную роль в становлении современного экологического мышления. Впервые на конкретных числах было показано, что человечеству уже в самом ближайшем будущем, вероятнее всего, в середине наступающего столетия, грозит глобальный экологический кризис. Это будет кризис продовольствия, кризис ресурсов, кризисная ситуация с загрязнением планеты.

Сейчас уже точно можно сказать, что расчеты Медоуза во многом ошибочны, но основные тенденции он уловил правильно. А еще важнее то, что благодаря своей простоте и наглядности результаты, полученные Медоузом, привлекли внимание мировой общественности.

По-иному развивались исследования в области глобальной экологии в  Советском Союзе. В Вычислительном центре Академии наук была построена  компьютерная модель, способная имитировать  протекание основных биосферных процессов. Она описывала динамику крупномасштабных процессов, идущих в атмосфере, в  океане, а также взаимодействие этих процессов. Специальный блок описывал динамику биоты. Важное место занимало описание энергетики атмосферы, образования облачности, выпадения осадков и т. д. Что касалось человеческой деятельности, то она была задана в форме различных сценариев. Так появлялась возможность оценить перспективы эволюции параметров биосферы в зависимости от характера деятельности человека.

Уже в конце 70-х годов с помощью  подобной вычислительной системы, иными  словами, на кончике пера, впервые  удалось оценить так называемый "тепличный эффект". Его физический смысл достаточно прост. Некоторые  газы - водяной пар, углекислота - пропускают идущий к Земле солнечный свет, и он нагревает поверхность планеты, но эти же газы экранируют длинноволновое тепловое излучение Земли.

Активная промышленная деятельность ведет к непрерывному возрастанию  концентрации углекислоты в атмосфере: в ХХ веке она возросла на 20 процентов. Это служит причиной повышения средней  температуры планеты, что в свою очередь меняет характер циркуляции атмосферы и распределение осадков. А эти изменения отражаются на жизнедеятельности растительного  мира, меняется характер полярного  и материкового оледенения - ледники  начинают таять, уровень океана поднимается  и т. д.

Если сохранятся современные темпы  роста промышленного производства, то к тридцатым годам наступающего столетия концентрация углекислоты  в атмосфере удвоится. Как все  это может сказаться на продуктивности биоты - исторически сложившихся комплексов живых организмов? В 1979 году А. М. Тарко с помощью компьютерных моделей, которые к этому времени были уже разработаны в Вычислительном центре АН, впервые провел расчеты и анализ этого явления.

Оказалось, что общая продуктивность биоты практически не изменится, но произойдет перераспределение ее продуктивности по различным географическим зонам. Так, например, резко возрастет засушливость районов Средиземноморья, полупустынь и опустыненных саванн в Африке, кукурузного пояса США. Пострадает и наша степная зона. Урожаи здесь могут снизиться на 15-20, даже на 30 процентов. Зато резко возрастет продуктивность таежных зон и тех районов, которые мы называем нечерноземьем. Земледелие может продвинуться на север.

Таким образом, уже первые расчеты  показывают, что производственная деятельность человека в ближайшие десятилетия, то есть при жизни нынешних поколений, может привести к значительным климатическим  сдвигам. Для планеты в целом  эти изменения будут отрицательными. Но для Севера Евразии, а значит, и для России, последствия парникового  эффекта могут оказаться и  положительными.

Однако в нынешних оценках глобальной экологической ситуации еще много  дискуссионного. Окончательные выводы делать очень опасно. Так, например, по расчетам российского вычислительного  центра, к началу следующего столетия средняя температура планеты  должна повыситься на 0,5-0,6 градуса. Но ведь и естественная климатическая  изменчивость может колебаться в  пределах плюс-минус один градус. Климатологи  спорят: является ли наблюдаемое потепление результатом естественной изменчивости, или это проявление усиливающегося тепличного эффекта.

Позиция многих ученых в данном вопросе  весьма осторожная: тепличный эффект существует - это бесспорно. Учитывать  его, они полагают, безусловно надо, но говорить о неизбежности трагедии не следует. Человечество может еще очень многое предпринять и смягчить последствия происходящего.

К тому же хочется обратить внимание на то, что существует немало других крайне опасных последствий человеческой деятельности. Среди них такие  непростые, как утончение озонового  слоя, сокращение генетического разнообразия человеческих рас, загрязнение окружающей среды... Но и эти проблемы не должны вызывать панику. Только их ни в коем случае нельзя оставлять без внимания. Они должны быть предметом тщательного  научного анализа, поскольку неизбежно  станут основой для выработки  стратегии промышленного развития человечества.

Опасность одного из таких процессов  предвидел еще в конце XVIII века английский монах Мальтус. Он высказал гипотезу о том, что человечество растет быстрее, чем способность  планеты создавать продовольственные  ресурсы. Долгое время казалось, что  это не совсем так - люди научились  повышать эффективность сельского  хозяйства.

Но в принципе Мальтус прав: любые  ресурсы планеты ограничены, пищевые - прежде всего. Даже при самой совершенной  технологии производства продуктов  питания Земля может прокормить лишь ограниченное количество населения. Теперь этот рубеж, по-видимому, уже  пройден. В последние десятилетия  количество пищи, производимой в мире на душу населения, стало медленно, но неотвратимо уменьшаться. Это  грозный признак, требующий незамедлительной реакции всего человечества. Подчеркиваю: не отдельных стран, а всего человечества. И думаю, что одним лишь совершенствованием технологии сельскохозяйственного  производства здесь не обойтись.

Экологическое мышление и Стратегия  Человечества

Человечество подошло к новому рубежу своей истории, на котором  стихийное развитие производительных сил, неконтролируемый рост населения, отсутствие дисциплины индивидуального  поведения могут поставить человечество, то есть биологический вид homo sapiens, на край гибели. Мы стоим перед проблемами новой организации жизни, новой организации общества, нового миропредставления. Сейчас возникло словосочетание "экологическое мышление". Оно призвано прежде всего напомнить нам, что мы дети Земли, не ее покорители, а именно дети.

Все возвращается на круги своя, и  нам следует, подобно нашим далеким  кроманьонским предкам, охотникам  доледникового периода, снова воспринимать себя как часть окружающей Природы. Мы должны относиться к Природе, как  к матери, как к собственному дому. Но есть огромное принципиальное отличие  человека, принадлежащего современному обществу, от нашего доледникового  предка: у нас есть знания, и мы способны ставить себе цели развития, у нас есть потенциальная возможность  следовать этим целям.

Около четверти века назад ученые начали использовать термин "коэволюция человека и биосферы". Он означает такое поведение человечества и каждого человека в отдельности, которое способно обеспечить совместное развитие и биосферы, и человечества. Сегодняшний уровень развития науки и наших технических возможностей делает принципиально реализуемым этот режим коэволюции.

Вот только одно важное замечание, предохраняющее от разнообразных иллюзий. Сейчас часто  говорят о всесилии науки. Наши знания об окружающем мире действительно невероятно расширились за последние два  века, однако наши возможности остались пока еще весьма ограниченными. Мы лишены способности предвидеть развитие природных и общественных явлений на более или менее отдаленные времена. Поэтому следует опасаться широких, далеко идущих планов. В каждый конкретный период надо уметь вычленить то, что заведомо достоверно, и на это опираться в своих планах, действиях, "перестройках".

А наиболее достоверными чаще всего  бывают знания о том, что именно приносит заведомый вред. Поэтому главная  задача научного анализа, главная, но, конечно, далеко не единственная, - сформулировать систему запретов. Это, вероятно, было понято еще во времена нижнего  палеолита нашими человекоподобными  предками. Уже тогда начали возникать  различные табу. Вот и нам без  этого не обойтись: должна быть разработана  новая система запретов и рекомендаций - как эти запреты реализовать.

Экологическая стратегия 

Для того, чтобы жить в нашем общем доме, мы должны выработать не только некие общие правила поведения, если угодно - правила общежития, но и стратегию своего развития. Правила общежития носят в большинстве случаев локальный характер. Они сводятся чаще всего к разработке и внедрению малоотходных производств, к очищению окружающей среды от загрязнений, то есть - к охране Природы.

Чтобы удовлетворить этим локальным  требованиям, нет необходимости  в каких-либо сверхкрупных мероприятиях: все решается культурой населения, технологической и, главным образом, экологической грамотностью и дисциплиной  местных чиновников.

Но тут же мы сталкиваемся и с  более сложными ситуациями, когда  приходится думать о благополучии не только своем, но и далеких соседей. Пример тому река, пересекающая несколько  областей. В ее чистоте заинтересовано уже множество людей, и заинтересовано очень по-разному. Жители верховий не очень-то склонны заботиться о состоянии  реки в ее низовьях. Поэтому, чтобы  обеспечить нормальную совместную жизнь  населения всего речного бассейна, уже требуются регламентации  на государственном, а иногда и на межгосударственном уровне.

Пример с рекой - это тоже лишь частный случай. Ведь существуют и  проблемы планетарного характера. Они  требуют общечеловеческой стратегии. Для ее выработки мало одной культуры и экологической образованности. Мало и действий грамотного (что  бывает чрезвычайно редко) правительства. Появляется необходимость создания общечеловеческой стратегии. Она должна охватить буквально все стороны  жизнедеятельности людей. Это и  новые системы промышленных технологий, которые должны быть безотходными и  ресурсосберегающими. Это - и сельскохозяйственные технологии. Причем не только более  совершенные обработка почв и использование удобрений. Но, как показывают труды Н. И. Вавилова и других замечательных представителей агрономической науки и растениеводства, здесь главный путь развития - это использование растений, имеющих наибольший коэффициент полезного использования солнечной энергии. То есть энергии чистой, не загрязняющей окружающую среду.

Такое кардинальное решение сельскохозяйственных задач имеет особую важность, поскольку  они напрямую связаны с проблемой, которую, неизбежно придется решать. Речь идет о численности населения  планеты. Человечество уже сейчас поставлено перед необходимостью жесткой регламентации  рождаемости - в разных районах Земли  по-разному, но везде - ограничение.

Для того, чтобы человек и дальше вписывался в естественные циклы (кругооборот) биосферы, население планеты, при сохранении современных потребностей, должно быть уменьшено раз в десять. А это невозможно! Регламентация роста народонаселения, конечно, не даст десятикратного сокращения численности обитателей планеты. Значит, наряду с умной демографической политикой, необходимо создавать новые биогеохимические циклы, то есть новый кругооборот веществ, в который войдут прежде всего те виды растений, которые более эффективно используют чистую солнечную энергию, не приносящую планете экологический вред.