Проблема окружающей среды с каждым годом становится все более актуальной. Ее истоки – в неразрешенности противоположности природа – человек, что ведет к дисгармонии в отношении человека к природе. Впрочем, как уже доказывалось (например, [1]), человечество жило и продолжает жить в предыстории – мире всеобщей дисгармонии. Дисгармоничны, фальшивы и ряд положений науки об окружающей среде. Вот лишь некоторые часто встречающиеся заблуждения. Человек чужд биосфере, ошибка эволюции. Антропоцентризм («биосфера для человека») и биоцентризм (человек для биосферы). Биосфера переходит в ноосферу. Охрана (защита) окружающей среды. Биосфера утратила устойчивость. Условие устойчивости биосферы - «гуманная» депопуляция (переход к однодетным семьям). И другое. Данные вопросы уже широко обсуждались. По инициативе Вашего автора прошла большая дискуссия (1997-2000 г.г.) по проблеме устойчивости биосферы [2,3]. Но все это происходило вне связи с учением социального гуманизма. Входить в общество социогуманизма без научного обоснования его экологической политики невозможно. С этой целью ниже дается экскурс в проблемные вопросы экологии системы природа-человек-общество.

Биосферная концепция развития основана на теории биотической регуляции окружающей среды, изначально развитой доктором физ.-мат. наук В.Г.Горшковым [4]. Автор предполагает существование квоты изъятия продукции естественной биоты - максимального предельного изъятия, при превышении которого биосфера утрачивает устойчивость и может погибнуть. Человек в своей деятельности уже превысил предел изъятия биопродукции, и биосфера утратила устойчивость. В дальнейшем эта концепция была взята на вооружение ведущими экологами страны [5,6].

Главный тезис о том, что биосфера утратила устойчивость, доказывается этими экологами на основе трактовки принципа Ле-Шателье, согласно которому равновесная система снижает результат внешнего воздействия внутренними компенсирующими процессами. В данном случае возмущение — изъятие человеком продукции естественной биоты, а реакция биоты по принципу Ле-Шателье — увеличение ее продуктивности. По их же мнению, последнего не происходит. Наоборот, углерод в составе СО₂ выбрасывается в атмосферу из почвы вследствие разрушения почвенного гумуса при распашке земель.

Авторы полагают, что человек в доиндустриальную эпоху потреблял 1% от общей продукции биоты (в виде пищи, источника энергии, строительных материалов и др.). Это позволяло биоте находиться в равновесном состоянии. В настоящее же время человек превысил допустимое изъятие в 10 раз. Поэтому биосфера утратила равновесие (устойчивость) и со временем может исчезнуть.

Для возврата в равновесное состояние авторы предлагают сократить численность населения Земли в 10 раз путем добровольного перехода в мировом масштабе к однодетным семьям. Кроме того, предлагается отказаться от эксплуатации лесов и сократить освоенную человеком часть суши с 60 до 20%. Только тогда, по их мнению, биосфера сможет сама стабилизировать окружающую среду.

Как показала широкая научная дискуссия [2,3], данная концепция ошибочна и не выдерживает критики. Ее авторам по существу не удалось в дискуссии отстоять свою точку зрения. Действительно, утверждение о том, что принцип Ле-Шателье нарушен, не соответствует действительности. Выброс углерода из почвы при земледелии, на что указывают авторы, на самом деле не есть реакция биосферы на внешнее возмущение. Наоборот, это - еще одно антропогенное возмущение, обусловленное распашкой земель. Приходится лишь удивляться, почему одно антропогенное воздействие на биосферу (распашка земель) принято за реакцию естественной биоты на другое антропогенное воздействие (изъятие человеком биопродукции).

Существование квоты потребления применительно к биосфере в целом вообще не доказано. При этом, по крайней мере, явно не учитывается следующее обстоятельство: человек не просто изымает биопродукцию, а вводит изымаемый углерод в циклы разной длительности. Тем самым запас устойчивости биосферы может не снижаться, а квота отсутствовать. Квота потребления важна в случаях, когда человек необратимо изымает биопродукцию. Поэтому о ней следует говорить применительно к отдельным видам и популяциям, а не к биосфере в целом, поскольку переработанный биопродукт все равно возвращается в нее.

Когда человек сжигает ископаемое топливо, он вводит в кругооборот новый источник углерода. Реакция биосферы на него такова: естественная биота поглощает примерно половину всех антропогенных выбросов СО₂. Значит, возрастает продукция естественной биоты. Тем самым, она частично компенсирует изъятие человеком биопродукции. Принцип Ле-Шателье продолжает выполняться, а биосфера не утрачивает устойчивости.

Существуют и антропогенные механизмы поддержания устойчивости биосферы (посадка лесов, аквафермы, заповедное дело и др.). Фактически авторы биосферной концепции стоят на позиции биоцентризма «человек для биосферы». Эта позиция не верна, также как и противоположная установка антропоцентризма «биосфера для человека». В действительности противоположность естественная биосфера - искусственная биосфера, человек-природа разрешается другим способом (см. ниже).

Существующие в литературе подходы к анализу устойчивости биосферных систем основаны на качественном принципе устойчивости Ле-Шателье. Согласно ему внешнее воздействие на систему частично компенсируется протеканием в ней внутренних процессов. При этом биосфера сохраняет устойчивость. Основным компонентом, необходимым для функционирования биоты, является углекислый газ. Поэтому устойчивость биосферы обычно обсуждается с позиций изменения концентрации СО₂ в атмосфере. Эти изменения рассмотрены выше.

Устойчивость биосферы связана с действием в ней отрицательных обратных связей. В частности, наблюдаемая пропорциональная зависимость между биопродуктивностью и содержанием углекислого газа в атмосфере означает, что при росте СО₂ в атмосфере увеличивается его поглощение биотой. При этом частично компенсируется рост атмосферного СО₂ – принцип Ле-Шателье выполняется, биосфера устойчива.

Следует заметить, что рост СО₂ в атмосфере для биоты, вообще говоря, полезен, ибо современная биота функционирует, скорее всего, в режиме «голодания» относительно СО₂ . Так, в тропическом лесу в жаркий полдень фотосинтез прекращается из-за нехватки СО₂. В то же время «удобрение» углекислотой (до 0,1% объемных) в теплицах значительно (до 2 раз) увеличивает прирост биомассы.

Однако при чрезмерном росте СО₂ (в несколько раз по сравнению с современным его содержанием в атмосфере, равном 0,03%) рост некоторых видов растений, как показывают эксперименты, начинает угнетаться. Поэтому не исключено, что быстрый рост СО₂ в атмосфере с некоторого момента может оказаться негативным для современной биоты. И хотя в прошлом биота существовала в широком диапазоне условий среды и при существенно большей (на порядок и более) концентрации СО₂ в атмосфере [7], но она была иной. Современная биота в целом, возможно, не сможет перестроиться эволюционно (из-за быстрого роста СО₂) и приспособиться к новым условиям. Поэтому не исключена возможность глобальной экологической катастрофы с летальным для человечества исходом.

Обсудим данную проблему более детально. Выделим схематически три режима функционирования биосферы (рис. 1): восходящий (при 0 < С < С₁), нейтральный (при С₁ < C < C₂) и нисходящий (при С > C₂). При этом возмущающее внешнее воздействие — антропогенный рост концентрации CO₂ в атмосфере (за счет сжигания ископаемого топлива). Начиная с определенного значения (C₁) концентрации CO₂ в атмосфере отрицательная обратная связь между биопродуктивностью и концентрацией СО₂ перестает действовать, замещаясь (при С > С₂) на положительную обратную связь. Тогда при антропогенном поступлении СО₂ в атмосферу будет уменьшаться его поглощение биотой, что приведет к дальнейшему росту СО₂ в атмосфере. Этот рост станет ускоряться, и биосфера оказывается не устойчивой. При этом концентрация углекислого газа может достигнуть такой величины, при которой биота в современном виде уже не сможет существовать.

К аналогичным результатам удалось прийти на основе математического моделирования воздействия на биосферу выбросов СО₂ и промышленных загрязнений: начиная с определенного уровня воздействия биота начинает угнетаться. Математическая модель биосферы, развитая доктором физ.-мат. наук А.М.Тарко, позволяет рассмотреть разные сценарии развития биосферы и показать, когда и при каких условиях биосфера утрачивает устойчивость (принцип Ле-Шателье перестает выполняться) [2]. В модели и соответствующих компьютерных расчетах, проведенных А.М.Тарко, учитываются следующие антропогенные факторы: выбросы двуокиси углерода в атмосферу в результате сжигания ископаемого топлива (каменного угля, нефти, газа), вырубка лесов и эрозия почв в результате неправильного земледелия.

формате PDF (396Кб)