CC BY
176
С.Н. Глазачев, В.И. Косоножкин
Устойчивость биосферы в условиях интенсивного антропогенного освоения природных систем
Рассмотрены сравнительные характеристики природных экологических систем и антропоэкосистем с позиций устойчивости биосферы.
Ключевые слова: устойчивость биосферы, природная экосистема, антропоэкосистема, антропогенное воздействие, антропоэкологические взаимодействия.
95
технологии
Актуальные вопросы антропоэкологических исследований
В современной экологии как междисцплинарной области знаний объективно наиболее сложными остаются проблемы, связанные с человеком (социумом), которые требуют совмещения систем координат (методологии, аксиоматики, понятийного аппарата) естественных и общественных наук. Подразделения экологии, специально занимающиеся такими проблемами (экология человека, социальная экология), все еще находятся в стадии поиска и становления. Например, Б.Б. Прохоров считает, что центральным объектом изучения экологии человека (антропоэкологии) является антропоэкосистема (ап№гороесо&у&1ет) - пространственное подразделение среды обитания человека, во всех своих частях обладающее сходством природных, социально-экономических, производственных, эколого-гигиенических, культурно-бытовых условий жизнедеятельности населения, в которой формируются основные свойства населяющих ее людей (общности людей) [3, с. 52].
По сравнению с другими, термин «антропоэкосистема» имеет одно неоспоримое преимущество - он заставляет провести объективное сравнение естественных (природных) экологических систем, с системами, созданными человеком.
Для моделей «антропоэкосистем», «социоприродных систем» и других подобных систем характерны некоторые общие черты:
- типичная модель такой системы включает триаду «природа - хозяйство - население»;
- подобные модели, как правило, не только антропоцентричны (в центре модели находится «общность людей»), что вполне объяснимо, но и асимметричны с абсолютным господством социальной подсистемы;
- часто роль природной подсистемы сводится исключительно к обеспечению хозяйства и населения ресурсами, а все виды экологических взаимодействий - к загрязнению окружающей среды (рис. 1).
Формальное сходство понятия «антропоэкосистема» с понятием «экосистема» (А. Тенсли, 1935) или аналогичное сходство понятий «биогеоценоз» (В.Н. Сукачев, 1942) и «антропобиогеоценоз» (В.П. Казначеев, 1973), «глобальная экосистема» и «глобальная антропоэкосистема», «экосфера» и «антропоэкосфера», а также использование терминов «урбоэкосистема» и/или «агроэкосистема» и т.д. никого не должно вводить в заблуждение. Соответствующие этим словам реальные системы по существу являются антиподами.
Природная (естественная) экологическая система - это выполняющая функцию поддержания жизни биокосная система, для которой характерны:
- функциональная целостность и иерархическая организация вплоть до глобальной экосистемы Земли;
- наличие гомеостатических механизмов и способность к адаптации;
- устойчивость и способность к самовозобновлению и восстановлению;
- конкурентные взаимодействия и способность к саморазвитию;
- реакция на изменение окружающей среды в соответствии с обобщен- |
ным принципом Ле-Шателье. и
Эти определяющие функциональные особенности природной экосистемы в полном объеме не присущи никаким «антропоэкосистемам».
С другой стороны, главные элементы «антропоэкосистем», такие как «общность людей» или «социум», «культура», «наука», «образование», «здравоохранение», «религия» и т.д. попросту отсутствуют в природных экосистемах.
Рис 1. Модель антропоэкосистемы [3]
Определенное сомнение вызывают так называемые сельскохозяйственные антропоэкосистемы (агроэкосистемы), которые внешне очень похожи на природные экологические системы. Типично изображение агроэкосистемы в виде вызывающего умиление идиллического сельскохозяйственного ландшафта. В этом случае положительные эмоции, как утверждают некоторые этологи, вызывает генетическая память о нашей африканской прародине - саванновому редколесью. Тем не менее,
97
технологии
Актуальные вопросы антропоэкологических исследований
именно сельскохозяйственные антропоэкосистемы ответственны за унич-именно сельскохозяйственные антропоэкосистемы ответственны за уничтожение миллионов и миллионов гектаров плодородных земель в результате процессов эрозии, вторичного засоления, дегумификации, переуплотнения, слитизации и т.д.
Современное индустриальное сельское хозяйство - это еще и загрязнение окружающей среды пестицидами и удобрениями, выбросы парниковых газов и разрушителей озона, эвтрофизация водоемов, запыле-ние атмосферы, нарушение гидрологического режима, распространение трансгенных организмов и многое другое, но главное - тотальное уничтожение естественных (природных) экосистем и сокращение биологического разнообразия на огромной территории, превышающей треть площади суши.
Более детальный сравнительный анализ основных структурно-функциональных особенностей показывает, как мало общего (и как много противоположного) у природных экосистем и любых «антропоэкосистем», включая сельскохозяйственные (таблица 1).
Формирование антропоэкосистем происходит на основе внегенетиче-ской информации и без участия естественного отбора. При этом уже на самых ранних этапах человек стремится изолировать антропоэкосистемы от остальной биосферы сначала физически (огороды, города), затем химически (пестициды) и, наконец, генетически (трансгенные организмы).
Постоянное сукцессионное омоложение агроэкосистем позволяет максимизировать выход чистой первичной продукции (урожая), но делает агроэкосистемы заведомо неустойчивыми.
Нарастающая «наркотическая» зависимость антропоэкосистем от исчерпаемых источников энергии породила не только эйфорию всемогущества человека, но и очередную угрозу глобальной катастрофы.
Наблюдаемое резкое снижение биологического разнообразия при распространении антропоэкосистем - это не только «стратегия», противоположная живой природе, но и действие с необратимыми последствиями. К сожалению, приходится напомнить, что объявленная мировыми лидерами в 2002 г. цель «существенно сократить темпы утраты биоразнообразия к 2010 году» не была достигнута.
Разомкнутость биогеохимических циклов (круговорота вещества) в антропоэкосистемах приводит к качественным изменениям компонентов окружающей среды: атмосферный воздух, пресные воды, почвы переходят в категорию невозобновляемых ресурсов. В этой ситуации избежать катастрофы удается только благодаря быстрой (и все ускоряющейся) смене технологий, требующей все возрастающего вложения энергии.
Таблица 1
Сравнение природных экосистем и антропоэкосистем
Природные экосистемы Антропоэкосистемы
Эволюционное усложнение
Механизмы
Естественный отбор Разумный выбор
Информация
Генетическая Внегенетическая
Смена «технологий»
п • 106 лет п • 100 лет
Биологическое разнообразие
Увеличение (п • 106) Резкое снижение (п • 102)
Структурно-функциональная организация
Тип энергетических ресурсов
Неисчерпаемые Исчерпаемые невозобновляемые
Круговорот вещества
Практически замкнутый Разомкнутый: накопление отходов
Биотическое сообщество
Сложная многовидовая структура, скоррелированность продуцентов, консументов и редуцентов Господство монокультуры
Динамика и развитие
Климаксовые сообщества Сукцессионное омоложение
Взаимодействие с окружающей средой [1]
Информационные возможности мониторинга
Х • 1015 Х • 10°
Контроль параметров окружающей среды
Стабилизация (принцип Ле-Шателье) Направленное искажение
Биотические взаимодействия
Открытость, конкуренция в «популяции экосистем» Изоляция: физическая, химическая, биологическая (генетическая)
Распространение фотоавтотрофов
«Всюдусность» (В.И. Вернадский) Антропогенное опустынивание
Регуляция поведения в окружающей среде
Генетические программы Экологическая культура
Еще большие различия между антропоэкосистемами и природными экосистемами выявляются при анализе биосферных функций или, как теперь принято говорить, в оказании экосистемных услуг. Базовые
технологии
Актуальные вопросы антропоэкологических исследований
функции, определяющие возможность самого существования жизни на Земле, такие как формирование и контроль химического состава гидросферы, атмосферы, литосферы, педосферы, сохранение биологического разнообразия, контроль климатической системы и многие, многие другие, осуществляют только (исключительно) природные экосистемы. Антропоэкосистемы оказывают человеку преимущественно «обеспечивающие услуги».
Перечень различий естественных экосистем и антропоэкосистем легко можно продолжить, но это не даст ответа на вопрос о причинах и возможных последствиях сложившейся ситуации. Для ответа на этот вопрос необходимо рассмотреть причины возникновения естественных экосистем и антропоэкосистем.
При освоении планеты первые живые организмы на Земле неизбежно должны были столкнуться с необходимостью решения целого ряда «экологических» проблем (или проблем взаимодействия с окружающей абиотической средой), среди которых на первом этапе принципиально важными являются проблемы обеспечения энергией и веществом, необходимыми для создания живых клеток, а также проблема удаления токсичных отходов жизнедеятельности (рис. 2).
Рис. 2. Проблемы взаимодействия биоты с окружающей средой
Эти проблемы были блестяще решены эволюцией и естественным отбором путем «подключения» к практически неисчерпаемому источнику энергии, доступному на всей поверхности планеты (появление фото-
автотрофных организмов), а также организацией сложных биотических ш
сообществ, состоящих из автотрофных и гетеротрофных организмов S
и переходу к замкнутому биологическому круговороту вещества (БИК). |
Накопление доступных биогенов и вовлечение отходов жизнедеятель- о
ности в единый круговорот вещества позволили решить как проблему о
загрязнения окружающей среды, так и проблему дефицита вещественных |
ресурсов. Так возникли первые экологические системы. и
На условном втором этапе возникла проблема контроля окружающей среды на локальном, а позднее и на глобальном уровне. Эту проблему удалось решить в рамках уже существовавшего механизма экосистемы путем направленного регулирования степени замкнутости круговорота вещества по сигналам обратной связи (управление БИК). Возникли основные стратегические черты природной экосистемы современного типа.
Причинами возникновения природных экосистем стали отсутствие оптимальных условий существования живых организмов и необходимость контроля над окружающей средой.
С появлением человека разумного эти причины вновь стали актуальными! Человек, двойственная биосоциальная природа которого не позволяет ему оставаться просто «одним из миллионов видов», не находит оптимальных условий для удовлетворения своих социальных потребностей в окружающей среде и уже сознательно стремится к полному контролю над планетой (и не только). Следовательно, актуальными становятся и проблемы, показанные на схеме (рис. 2), решение которых и приведет к становлению антропоэкосистем без кавычек. Глядя на схему, очень хочется пофантазировать и предсказать переход к технологической автотрофности человечества, равно как и территориальное совмещение сельских (условно автотрофный компонент) и городских антропоэкосистем в единую систему с замкнутым круговоротом вещества и многое другое.
Но это не главное. Главное заключается в том, что возможность контроля над окружающей средой появится только на втором этапе! И пока не пройден даже первый этап, необходимо сохранить уже реально существующий механизм биотической регуляции окружающей среды, и, следовательно, сохранить природные экологические системы в достаточном объеме.
Современные природные экологические системы сформировались в результате естественного отбора в течение четырех миллиардов лет биологической эволюции. Именно природные (естественные) экосистемы осуществляют поддержание пригодных для жизни условий окружающей среды, и слишком велика опасность, что с их уничтожением (выте-
технологии
102
Актуальные вопросы антропоэкологических исследований
снением «антропоэкосистемами») эти условия станут неприемлемыми для жизни человека.
Считается, что человек разумный успешно преодолевал в прошлом (и уж тем более в наш постиндустриальный информационный век легко преодолеет в будущем) любые экологические кризисы с помощью создания новых технологий. Это отчасти верно, с одной принципиальной поправкой: впервые человечество столкнулось с угрозой глобального антропогенного изменения самих основ существования жизни на Земле.
В этих условиях было бы правильно признать, что наши знания о структурно-функциональной организации естественных экосистем, включая глобальную экосистему Земли, крайне ограниченны: человек никогда ранее не управлял и в ближайшем обозримом будущем не сможет технически управлять естественными экосистемами и Биосферой с позиций поддержания приемлемых для жизни «материальных» условий. Не существует «экологических» или «биосферосовместимых» промышленных технологий - существуют лишь технологии, разрушающие естественные экологические системы с различной интенсивностью; естественные экосистемы - единственная реально существующая уникальная «экологическая технология», доказавшая свою эффективность на протяжении миллиардов лет, которая не нуждается в антропогенном улучшении или управлении. Слабым звеном в «глобальной антропоэкосистеме» была и остается социальная подсистема - только невероятный запас прочности и надежности, сформированный в ходе сотен миллионов лет эволюции природных экосистем, позволяет сохранять жизнь на Земле несмотря на самые смелые социальные эксперименты.
Реальной остается задача управления социальной системой, осознание экологических пределов Глобального Мира, создание гуманитарных «экологических технологий», формирование экологической компетентности и экологической культуры мира.
Библиографический список
1. Горшков В.Г. Физические и биологические основы устойчивости жизни. М., 1995.
2. Мандыч А.Ф. Экосистемы мира в начале XXI столетия // Природопользование и устойчивое развитие. Мировые экосистемы и проблемы России. М., 2006.
3. Прохоров Б.Б. Экология человека. М., 2010.
