Текст книги "Экоцивилизация. Путь перемен ради жизни"

Причём все пределы допустимого воздействия на биосферу были превышены не так давно – в середине XX века. До этого люди полагали, что биосфера – это система с бесконечно большой хозяйственной ёмкостью, так что любая деятельность человечества не оказывает никакого влияния на параметры среды обитания, поддерживаемые биосферой. Наиболее значительный за всю историю человечества прирост параметров техносферы произошел именно в ХХ веке. Тогда же и стало понятно, что колоссальные по объёму негативные воздействия, соизмеримые по масштабам с планетарными материальными и энергетическими потоками, не могли не иметь последствий, сказывающихся на существовании и функционировании всей естественной среды.

Негативное воздействие техносферы в настоящее время привело к нарушению сложившегося в прошлом планетарного материального и энергетического баланса. Около 4 миллиардов лет биосфера на планете самосовершенствовалась, создавала различного рода балансы, в первую очередь – распределяя планетарные потоки энергии между группами биологических видов и замыкая через них потоки вещества. Техносфера вносит разлад в планетарные потоки вещества и энергии, тем самым разрушая сложившееся динамическое равновесие.

Нарушение природного равновесия приводит к экологическим проблемам – быстропротекающим (проявляющихся в течение жизни одного поколения людей, т.е. за 30 – 50 лет) негативным процессам, наблюдающимся в окружающей среде. Эти проблемы хорошо известны всем, они заключаются в сокращении видового состава биосферы, загрязнении и ухудшении качества природных сред (воздушной, водной, почвенной), климатических изменениях, исчезновении лесов и опустынивании земель. Широкая распространённость экологических проблем по всей планете, их масштаб и глубина позволяют говорить о потере биосферой состояния динамического равновесия.

В настоящее время все виды негативного воздействия техносферы на биосферу можно свести к трём главным проблемам. На глобальном уровне проблемы пагубного влияния техносферы на биосферы заключаются в том, что:

1) Техносфера изымает из биосферы природные ресурсы (биомассу, минеральное сырье, руды, нефть, газ, уголь, пресную воду, кислород воздуха для сжигания топлива, азот воздуха для синтеза удобрений и т.д.);

2) Техносфера занимает территорию, необходимую биосфере для осуществления биотической регуляции параметров среды;

3) Техносфера выбрасывает в биосферу отходы (в широком смысле этого слова: производит выбросы газов и пыли в атмосферу, сброс маслонефтепродуктов, растворенных и взвешенных веществ в водные объекты, размещает на почве твердые отходы).

Рассмотрим эти проблемы более подробно.

Изъятие ресурсов – вымирание биологических видов

Проблема потребления природных ресурсов связана в первую очередь с изъятием биомассы в пользу только одного биологического вида – человека. Биомасса – это вещество, входящее в состав живых организмов (древесина, пищевые растения и дикоросы, сельскохозяйственные и промысловые животные, водные организмы и морепродукты и т. п.). Изъятие из биосферы большого количества биомассы приводит к вымиранию биологических видов, согласно открытому в 20-х годах ХХ века В. И. Вернадским закона о константности биомассы Земли. Он установил, что биомасса биосферы на протяжении последних 320 млн. лет оставалась примерно постоянной величиной, равной 10²⁰ – 10²¹ грамм3636
  Вернадский В. И. «Биосфера и ноосфера»: Сборник трудов. М., 2007.


[Закрыть], то есть 10¹⁴ – 10¹⁵ тонн. Из них биомасса растений-продуцентов составляла 2,4 ∙ 10¹² тонн.

Наиболее критично для жизни на Земле изъятие первичной фотосинтетической продукции растений, так как эта биомасса сейчас является единственным источником пищи для всех биологических видов, живущих в биосфере. Годовая чистая первичная фотосинтетическая продукция биомассы составляет 2,32 ∙ 10¹¹ тонн/год, то есть, ежегодно обновляется примерно 10% биомассы растений-продуцентов на планете. Причём, человеком на сельхозугодиях к тому же снижены функции производства фотосинтетической продукции. На площадях, изъятых у биосферы под производство питания, низкорослая травянистая растительность злаковых культур заменяет бывшие прежде на этой территории леса, высокопродуктивные по фотосинтезу биомассы. Эта часть потерянной биомассы тоже включается в поток изъятия природных ресурсов, причём полезный эффект такого изъятия равен нулю.

В настоящее время человечество использует примерно 40% ежегодно возобновляемого объёма фотосинтетической продукции биомассы зеленых растений3737
  Горшков В. Г. «Физические и биологические основы устойчивости жизни». М.: ВИНИТИ, 1995. https://gigabaza.ru/doc/164172.html


[Закрыть]. Вследствие изъятия большой доли первичной продукции биомассы, биологические виды, лишенные своего жизненно необходимого ресурса питания, навсегда исчезают с лица планеты со скоростью 1 – 2 вида в сутки (примерно 700 видов за год). Очевидно, что существуют планетарные факторы, лимитирующие бесконечное наращивание биомассы биосферой. Биомасса отдельных биологических видов может увеличиваться экспоненциально, но этот прогресс неизбежно (в силу постоянства общей биомассы планеты) сопровождается вымиранием прочих биологических видов, лишенных необходимого количества пищи, что и происходит в настоящее время.

Такая ситуация однажды уже сложилась десятки миллионов лет назад, во времена господства динозавров. В своё время они сосредоточили в своих организмах большую часть биомассы биосферы. Поэтому не могли эволюционировать другие биологические виды. И только полное вымирание динозавров 20 млн. лет назад высвободило колоссальные ресурсы биомассы, что дало возможность развиваться другим биологическим видам, в том числе – млекопитающим, что обеспечило появление на Земле приматов и человека. Если человечество будет так же бесконтрольно потреблять фотосинтетическую продукцию, то его ждёт участь динозавров.

Для сохранения стабильности видового разнообразия биосферы, допустимо изымать не более 1% ежегодного прироста биомассы продуцентов (известное в экологии «правило 1%»). Очевидно, что исчезновение биологических видов расшатывает биоценозы экосистем, в результате чего они деградируют и разрушаются. Поэтому, для сохранения видового разнообразия биосферы и её экосистем, необходимо сократить потребление первичной фотосинтетической биомассы человечеством, вернуться в рамки «правила 1%», чтобы обеспечить комплексу «биосфера-техносфера» возможность устойчивого развития в будущем. Причём речь не идёт о сокращении численности населения земного шара, потому что возможно «разъединить» потребление пищевых ресурсов биосферы и количество живущих людей. В. И. Вернадский говорил об «автотрофности человечества» – его способности, на основе научного знания, самостоятельно синтезировать пищу с использованием не только солнечного излучения, но и с помощью других источников энергии.

В. И. Вернадский писал в работе «Автотрофность человечества» (1925 г.): «Для решения социального вопроса необходимо подойти к основам человеческого могущества – необходимо изменить форму питания и источники энергии, используемые человеком. Но запасы энергии, находящиеся в распоряжении разума, неистощимы. Сила приливов и морских волн, радиоактивная, атомная энергия, теплота Солнца могут дать нужную силу в любом количестве. Непосредственный синтез пищи, без посредничества организованных существ, как только он будет открыт, коренным образом изменит будущее человека»3838
  Вернадский В. И. «Жизнеописание. Избранные труды. Воспоминания современников. Суждения потомков». (Сер. Открытия и судьбы). М., 1993.


[Закрыть].

Вернадский писал о необходимости изменить поведение человека, в первую очередь – форму питания и вид источников энергии, используемых людьми. Человечество вполне способно освободить канал естественного фотосинтеза, оставив биосфере всю производимую растениями-продуцентами первичную биомассу и перейти к фото– и биосинтезу пищи (т.е. взять на себя функцию продуцента) путём конверсии энергии от различных источников, отказавшись от теплоэнергетики, основанной на сжигании ископаемого органического топлива. Уже в то время В. И. Вернадский упоминал не только о возможности применения атомной энергии, но и перечислял практически все источники, которые в наше время использует «нетрадиционная» энергетика: силу приливов и морских волн, ветра, теплоту Земли, Солнца, и т. д.

Для возврата к правилу 1% нужно не сокращать население Земли с целью уменьшения потребления биомассы, а снижать нецелевое её использование, прекратить разрушение оставшихся на планете экосистем и восстановить высокопродуктивные природные экосистемы на заброшенных участках техносферы, например, в местах горных выработок, разрезов, золоотвалов и хранилищ пустой породы. Этот процесс в нестоящее время начинается в виде создания «карбоновых ферм», о которых будет рассказано в дальнейшем.

Сокращение территорий природных экосистем

В настоящее время техносфера не образует, подобно другим геосферам непрерывную оболочку планеты, а представляет собой отдельные «острова» территорий, встроенных в пространство, ранее занятое биосферой. Такие вкрапления носят название техносферных регионов. Объединяя все техносферные регионы – то есть территории планеты, на которых человечеством разрушены природные экосистемы или нарушены их основные функции, мы получим целостное представление о техносфере. В состав техносферы, таким образом, нужно включить:

– городскую застройку (территории малых, средних, крупных городов и поселков, сельских поселений, общин, отдельно стоящие жилые постройки);

– промышленную застройку (территории промышленных предприятий, промышленные площадки и промзоны; включая санитарно-защитные и охранные зоны этих объектов);

– сельхозугодия (поля, пашни, пастбища, сады и виноградники, лесозащитные полосы);

– сооружения транспорта (автомобильные и железные дороги, мосты, тоннели, аэродромы, морские и речные порты, линии электропередачи, трубопроводы; включая полосы отчуждения вдоль этих объектов);

– места добычи полезных ископаемых (лесные вырубки, шахты, карьеры, разрезы, горные выработки);

– места складирования твёрдых отходов (свалки, полигоны для утилизации и захоронения промышленных и радиоактивных отходов, терриконы пустой породы горнодобывающих предприятий, золоотвалы объектов теплоэнергетики, «хвостохранилища» отходов горно-обогатительных комбинатов);

– прочие территории, экосистемы которых нарушены или разрушаются в результате трансграничного переноса загрязнителей, техногенных аварий войн и т. д.

Горшков Виктор Георгиевич

(12 июля 1935 г. – 10 мая 2019 г.)

Эколог. Автор теории биотической регуляции условий жизни на Земле

В настоящее время эти территории занимают 60% лучшей поверхности суши, исключая скальные, ледовые и песчаные поверхности3939
  Акимова Т. А., Хаскин В. В., Кузьмин А. П. «Экология. Природа, техника, человек». М., 2007.


[Закрыть]. Понять суть проблемы сокращения биосферных территорий возможно на основе теории биотической регуляции параметров окружающей среды на планете, разработанной профессором, доктором физико-математических наук В. Г. Горшковым. В 1995 г. он опубликовал книгу «Физические и биологические основы устойчивости жизни», в которой показал, как биосфера создавала и поддерживала привычные для нас условия жизни на Земле.

В. Г. Горшков писал4040
  Горшков В. Г. «Физические и биологические основы устойчивости жизни». М. ВИНИТИ, 1995. https://gigabaza.ru/doc/164172.html


[Закрыть]: «В современной окружающей среде может существовать множество различных видов живых организмов, включая разнообразные культурные сорта растений и породы животных. Однако произвольный набор жизнеспособных организмов не может обеспечить устойчивость окружающей среды. Только строго определенный набор видов организмов, образующих жестко скоррелированные сообщества [биоценозы экосистем], способен поддерживать состояние среды на приемлемом для жизни уровне. Каждый вид сообщества выполняет строго определенную работу по стабилизации окружающей среды. Именно совокупность таких естественных сообществ и составляет биоту Земли».

Главным «механизмом» биотической регуляции Горшков называл замкнутые круговороты вещества, базирующие на биогенном синтезе и разложении химических соединений: «Жизнь, используя солнечное излучение как источник энергии, организует процессы преобразования окружающей среды на основе динамически замкнутых круговоротов веществ, потоки которых на много порядков превосходят внешние потоки разрушения окружающей среды внешними силами. Это позволяет биоте практически мгновенно компенсировать любые неблагоприятные изменения окружающей среды за счет направленного отклонения от замкнутости биохимических круговоротов. Так жизнь может обеспечивать устойчивость пригодной для жизни окружающей среды. Сохранение существующего состояния среды возможно только при строгом равенстве скоростей биологического синтеза и разложения, т.е. высокой степени замкнутости биохимических круговоротов веществ».

Особенно важную роль в поддержании постоянства параметров окружающей среды, в первую очередь – газового состава атмосферы, Горшков отвёл поддержанию строгого баланса круговорота углерода. «Поток депонирования органического углерода в осадочных породах равен разности его синтеза и разложения в биосфере. Этот поток совпадает с чистым потоком неорганического углерода в биосферу с относительной точностью порядка 10^—4. Потоки синтеза и разложения совпадают друг с другом с той же точностью. Это обеспечивает постоянство запасов органического и неорганического углерода в биосфере на протяжении фанерозоя (600 млн. лет).

Отсюда также однозначно следует, что чистый геофизический поток неорганического углерода в биосферу и поток захоронения органического углерода в осадочных породах (равный разности продукции и деструкции) в среднем совпадали с точностью до четырех значащих цифр, т.е. с относительной точностью 10^—4. Таким образом, первые четыре знака в величинах продукции и деструкции совпадают на протяжении порядка 10 тысяч лет.

Следующие оставшиеся четыре знака в разности продукции и деструкции совпадают с четырьмя знаками величины чистого геофизического потока на протяжении сотен миллионов лет. Следовательно, на протяжении геологических периодов времени биота контролирует до восьми значащих цифр в величинах продукции и деструкции, т.е. разрешающая способность естественной биоты исключительно высока, ибо случайные совпадения величин с такой точностью невероятны».

Показав фундаментальную средообразующую роль естественных экосистем, Горшков ввёл в экологию аксиому о незаменимости биосферы для поддержания климатических и химических параметров среды на планете. Для обеспечения жизнедеятельности человека и других биологических видов, необходимо сохранить природную среду на как можно большей территории планеты. Допустимая площадь территории, которую можно изъять из биосферы для строительства техносферы, по оценке Горшкова составляет не более 30% – 40%. Согласно подсчётам В. Г. Горшкова, представленным в книге «Физические и биологические основы устойчивости жизни», в 90-е годы 20-го столетия территории, занятые природными экосистемами, ненарушенными деятельностью человека, составляли менее 40% наиболее продуктивной территории суши (т.е. исключая скальные, ледовые и песчаные поверхности). По современным данным4141
  Plumptre А. J., et all Where Might We Find Ecologically Intact Communities? //Frontiers in Forests and Global Change. 2021. DOI: https://doi.org/10.3389/ffgc.2021.626635


[Закрыть], таких территорий в настоящее время осталось не более 3%!

Разные страны вносят неодинаковый «вклад» в разрушение биосферы. В настоящее время страны мира занимают различную позицию в системе отношений «техносфера – биосфера» и поэтому по-разному видят свою роль на международной арене и формулируют свои задачи в будущем. На планете сформировались центры экологический дестабилизации нашей общей среды обитания и пока еще сохраняются мировые центры экологической стабилизации биосферы Земли.

Мировые центры экологической дестабилизации биосферы4242
  Данилов-Данильян В. И. и др. Экологические проблемы: что происходит, кто виноват и что делать?.– М.: МНЭПУ, 1997.– 332 с.


[Закрыть]:

1. Североамериканский центр экологической дестабилизации общей площадью 9,5 млн. кв. км., включает в себя США (96% территории которых заняты техносферой и только 4% представляют собой ненарушенную природную среду) и Мексику (100% и 0% соответственно).

2. Европейский центр экологической дестабилизации общей площадью 7 млн. кв. км., включает в себя Великобританию (100% и 0%), Францию (100% и 0%), Нидерланды (100% и 0%), Германию (100% и 0%), Польшу (100% и 0%), Финляндию (91% и 9%) и другие страны Евросоюза.

3. Азиатский центр экологической дестабилизации общей площадью 12,7 млн. кв. км., включает в себя Японию (100% и 0%), Индию (99% и 1%), Индонезию (95% и 5%), Китай (80% и 20%).

На суше центрами стабилизации биосферы являются:

1. Северо – Североамериканский центр экологической стабилизации, общей площадью 10 млн. кв. км. – включает в себя Канаду (32% территории заняты техносферой, а 68% территории представляют собой ненарушенную природную среду)

2. Евроазиатский центр экологической стабилизации, общей площадью 17 млн. кв. км., который находится на территории России (35% и 65%).

3. Южноамериканский центр экологической стабилизации, общей площадью 13 млн. кв. км., в который входит Бразилия (45% и 55%), а так же другие латиноамериканские страны.

Гибель экосистем Мирового океана

вследствие закисления воды избытком СО₂

Главным центром стабилизации природной среды на планете служит Мировой Океан с его пока нетронутыми водными экосистемами. Общая площадь поверхности Мирового Океана составляет 361 млн. кв. км. Именно Мировой Океан перерабатывает основную массу углеродных соединений, поглощая их из атмосферы. Но и этот центр может быть разрушен в результате хозяйственной деятельности человека. «Освоение» Мирового океана в обозримом будущем может окончательно сломать мировой природный баланс и привести к глобальной экологической катастрофе, в первую очередь процессами добычи энергоносителей, сопровождающихся выбросами углекислого газа и авариями на нефте– газодобывающих платформах.

Решением этой проблемы могло бы стать возвращение биосфере техносферных территорий для восстановления на них природных экосистем для биотической регуляции параметров окружающей среды. То есть осуществление плана, названного В. И. Даниловым-Данильяном «организованным отступлением человечества»4343
  Данилов-Данильян В. И., Лосев К. С., Рейф И. Е. «Перед главным вызовом цивилизации. Взгляд из России». – М.: ИНФРА-М, 2005.


[Закрыть]. В книге «Физические и биологические основы устойчивости жизни», В. Г. Горшков писал: «Программа сокращения антропогенного возмущения и восстановления действия принципа Ле Шателье в биосфере может оказаться успешной при условии, что уже сейчас будут полностью прекращены в глобальных масштабах экспансия хозяйственной деятельности и освоение всё ещё не искаженных цивилизацией естественных участков биосферы, которые должны стать реальными источниками восстановления биосферы. Невозмущенная естественная биота биосферы могла бы полностью компенсировать современное нарастание концентрации CO₂