Антропогенное воздействие на биосферу и его последствия

Представление о том, что вымирание мамонта, шерстистого носорога, пещерного  медведя, пещерного льва в конце  ледникового периода, впервые было подвергнуто сомнению украинским палеонтологом  Пидопличко И.Г. [10], высказавшим гипотезу о том, что в вымирании мамонта был повинен кроманьонец. Согласно расчетам Массона В.М. в эпоху верхнего палеолита в эпоху ашель в Пруто-Днестровском междуречье проживало 250 - 300 человек. В эпоху мустье население этой территории возросло на треть и составило 270 - 320 человек. Основу их питания составляли пещерный медведь, тарпан, зубр, северный олень, на долю которых приходилось до 83% добычи.

С биологической  точки зрения, поведение вымерших животных и кроманьонца можно  подразделить на два основных типа: эгоистическое и альтруистическое поведение. Эгоистическое поведение  предписывает особи стратегию поступков, обеспечивающую особи максимальную выживаемость даже в ущерб другим особям. Такого рода поведение выработалось у кроманьонца благодаря индивидуальному  естественному отбору. Альтруистическое поведение предполагает в стратегии  поступков особи определенную составляющую таких поступков, которые прямо  не способствуют выживанию особи, но помогают выжить ее генетическим родственникам[12]. Эта линия поведения поддерживается групповым отбором, который благоприятствует выживанию сходного генотипа, представленного  у близких родственников. Подобный групповой отбор является, в сущности, вариантом индивидуального естественного  отбора, поскольку единицей приложения индивидуального отбора является единичный  генотип, представленный у единичной  особи, а единицей приложения группового отбора оказывается тот же единичный  генотип, тиражированный у нескольких родственных особей.

Постепенный рост численности кроманьонца в верхнем  палеолите, истребление им одних  видов и сокращение численности  других, привело человечество к первому  в истории эволюционному кризису.

Изобретение лука и стрел в мезолите способствовало расширению числа охотничьих видов. Доказательством антропогенной  нагрузки в данный период служит исчезновение морской коровы (Hydrodamalus stelleri) [8].

Следующий за мезолитом  период неолит связан с переходом  от собирательства и охоты к растениеводству  и животноводству. Ранее всего  этот этап развития начался на Ближнем  Востоке, где были выведены первые виды злаков. Здесь же были одомашнены коза и предки овцы. Перейдя от собирательства и охоты к земледелию и животноводству, человечество обеспечило себя продуктами питания и получило возможность  роста своей численности. Одновременно резко возросла численность домашних животных.

С целью расширения земледельческих угодий и пастбищ  сжигались леса. Из-за примитивного земледелия почва быстро теряла свои первоначальные свойства и деградировала, тогда сжигались новые леса. Сокращение площади лесов вело к снижению уровня рек и грунтовых вод.

Поливное земледелие было несомненным прогрессом: возросла урожайность, а вместе с ним увеличились  размеры поселений, число ирригационных  каналов (см. рис. 2) и поголовье домашних животных. Однако при ирригации человек столкнулся с засолением почв, поэтому на месте некогда плодородных заливных угодий и тугаев возникли глинистые и солончаковые пустыни и полупустыни. Скопление на небольших приречных пространствах больших масс людей и скота привело к загрязнению речных вод.

Впервые встала проблема качества питьевой воды. Уже  в Месопотамии строятся специальные  каналы с акведуками для транспортировки  незагрязненной питьевой воды к городам, расположенным на больших реках.

Рис. 2. Рост числа поселений (точки) и строительство  ирригационных каналов (линии) в Месопотамии  близ Урука [9].

Левая картинка - ранее  урукское время;

Правая  картинка - позднее  урукское время

Структура агроценоза влияет на величину альбедо, на параметры водного и углеродного обмена, т.е. на величины, которые мы называем климатообразующие факторами. Крупнейшим результатом неолитической сельскохозяйственной революции из-за перевыпаса стад крупного рогатого скота и овец стало возникновение пустыни Сахара. Расширяющееся производство риса в Китае и Юго-Восточной Азии привело в действие новый антропогенный фактор - увеличение поступления в атмосферу метана, а сжигание лесов под пастбища - углекислого газа. На нашей планете впервые возникла проблема потепления климата за счет парниковых газов, которая со всей остротой встала перед человечеством в последней трети ХХ века.

Интенсивное развитие земледелия и животноводства привели  к новому наступлению на дикую  природу. Появился мощный резерв наращивания  объемов пищи и тем самым увеличения общей экологической емкости  среды обитания человечества. Численность  населения Земли к 1500 году нашей  эры составила около 350 млн. человек, из которых на долю охотников, рыболовов  и собирателей приходился 1% или 3,5 млн. человек [7].

Сейчас научно доказано, что при каждом десятикратном  уменьшении площади (ареала) в среднем  территория лишается 30% видов организмов, характерных для данной местности. Таким образом, увеличение численности  одного вида в пределах его ареала снижает биологическое разнообразие и ухудшает качество окружающей среды, что неминуемо приводит к экологическим  кризисам.

Уровень демографии общества и влияние его на природу

Первый (верхнепалеолитический) демографический взрыв человечества сопровождался верхнепалеолитической  технологической революцией. Второй (плейстоцен/голоценовый) демографический взрыв вызвал неолитическую сельскохозяйственную революцию. И, наконец, третий (современный, начавшийся в XI -- середине XVI в.[11]) демографический взрыв вызвал в Западной Европе промышленную технологическую революцию.

Численность видов  животных в природе регулируется естественным отбором, конкуренцией и  хищничеством. Данные параметры определяют емкость среды. В связи с изменениями  условий среды численность и  плотность популяций постоянно  изменяются. Обычно эти колебания  неупорядочены и зависят от случайного сочетания многих факторов. Но в  любом случае плотность популяции  колеблется около уровня средней  емкость среды. Если сопротивление  среды длительное время невелико, например, благодаря благоприятным  погодным и кормовым условиям, то у  видов может наблюдаться быстрое  размножение.

После четвертичного  оледенения 13-10 млн. лет назад при  перестройки экосреды от менее к более продуктивной и обратно специализированные формы млекопитающих не смогли быстро перестроиться и вымерли, и лишь наземные равнозубые двуногие гоминиды оказались оптимальным вариантом эволюционной реакции на начавшийся подъем и спад биопродуктивности среды.

Из-за высокого метаболизма продолжительность  жизни и онтогенез у гоминид оказались растянутыми по сравнению с другими равновеликими им млекопитающими. По этой причине эволюционно-экологические реакции гоминид на перемены в экосреде были заторможены. Стандартные млекопитающие реагируют на временный подъем биопродуктивности экосреды (речь идет о кратковременных экологических изменениях) немедленным увеличением своего поголовья, что с исчерпанием природных ресурсов влечет за собой сокращение численности животных. Этот процесс, называемый популяционными волнами, обеспечивает в общем стабильную численность животных в биоме. Неучастие же в популяционных волнах создавало для гоминид тенденцию к медленному, но непрерывному демографическому росту.

С экологической  точки зрения, возникновение производящего  хозяйства означало, что демографический  взрыв в первобытном обществе потребовал аналогичного популяционного взрыва в среде организмов, способных  служить австралопитеку приемлемым источником пищи. Это позволяло демографически растущему социуму сохранять  трофический (пищевой) энергобаланс с  экосредой. В самом деле, земледелие и скотоводство -- это, с экологической точки зрения, искусственный популяционный взрыв ряда съедобных для человека растений и животных. Совершенно очевидно, что подобный популяционный взрыв может объясняться только предшествующим демографическим взрывом у австралопитека.

Исследование  модели показало, что вымирание популяции  возможно при условии s_r > 2r, при условии, что r и N_m можно представить как функции от массы тела. Из этого следует, что для высокой 95% -ной вероятности выживания в течение ближайших 100 лет популяции Homo sapiens sapiensдолжна иметь численность не ниже 500 особей. Для сравнения, популяция слонов - 100, а мышей - 10 000.

Вероятно, нормальная биологически обусловленная численность  вида Homo sapiens sapiens с массой тела от 10 до 100 кг должна соответствовать размаху значений видовой численности в пределах 500 - 10 000 000 особей [1], где нижний предел определен вероятностью выживания популяции, а верхний - емкостью среды.

Как показывают расчеты, человечество превысило максимальный предел численности в 610 раз. Последнее  утверждение наводит на мысль, что  глобальное увеличение численности Homo sapiens sapiens представляет опасность.

Уровень развития технологии общества и влияние  его на природу

демография  общество экологический кризис

Помимо высокого уровня удельного метаболизма, человек  и его предки имели еще одно важное отличие от высших животных, а именно: все орудийные гоминиды располагали средствами коллективного  производительного потребления (коллективными  орудиями). В отличие от других орудийных  животных, гоминиды освоили средства коллективного и одновременно производительного  потребления: орудия, изготовляемые  сообразно коллективной традиции и  используемые в различных коллективных промыслах.

С информационной точки зрения, чтобы вся часть  сообщества, занятая производством  коллективных орудий находилась в одинаковом положении в производственном процессе, оптимальное количество непосредственных создателей индустрии должно быть близко количественному показателю технологии. Когда степень сложности технологии эквивалентна численности своих  создателей, на каждого из них, условно  говоря, приходится определенный процент  от общей степени сложности технологии, что выражает среднюю оптимальную  эффективность ее воспроизводства. Если по какой-то причине сообщество вырастает, то, с одной стороны, в  продуктах труда начинают накапливаться  нестандартные изделия, совершенно избыточные для информационного  оживления процесса репликации, поскольку  они начинают дублировать друг друга; с другой стороны, процент технологии, приходящийся на каждого производителя, падает, что эквивалентно снижению эффективности воспроизводства  культуры [6].

В противоположном  случае, когда численность сообщества снижается, с одной стороны, возрастает трудоемкость репликации культуры, а  с другой -- появляется биологически неприемлемый момент деградации демографического состояния общества. Очевидно, из трех возможных вариантов отношения степени сложности технологии к демографическому состоянию сообщества оптимальным является промежуточный, когда демографические и технологические показатели близки.

Возможная связь  демографии с технологией проливает  новый свет на динамику развития производительных сил. Последние состоят из личного (субъективный фактор) и вещного (средства и предметы труда) элементов, причем саморазвитие производительных сил начинается с личного элемента. Эта схема представляется вполне правдоподобной, однако первоначальное изменение субъективного фактора производства определяется не в усовершенствовании производителя, а в изменении его демографического состояния, что влечет за собой технологические изменения. Факты показывают, что изменения степени сложности человеческих технологий в истории являлись хронологическими следствиями изменений демографического состояния человечества.

Яркий пример, который  произошел в начале верхнего палеолита, когда из Африки в Евразию пришел человек современного типа. Современное ему неандерталоидное население располагало менее сложными, чем верхнепалеолитические, индустриями и, следовательно, было малочисленнее, чем носители верхнепалеолитических культур. Неандерталоиды и современные люди также занимали одну и ту же экологическую нишу, в которой конкурировали. В результате современный человек с его большей численностью (точнее, плотностью населения) и более эффективной технологией вытеснил своих неандерталоидных современников. Сходные события происходили и в неолитическо-халколитическую эпоху, когда ближневосточные синокавказцы, а затем и индоевропейцы распространялись по Европе, обладая большими плотностями населения и более сложной технологией производящего хозяйства, чем мезолитические аборигены. Последние были вытеснены или ассимилированы и лишь на западе Европы, по-видимому, переняли производящее хозяйство, сохранив культурную преемственность с мезолитическим состоянием.

Уровень социальной организации  общества и влияние  его на природу

Палеолитические и мезолитические общины находились в экологическом равновесии со средой, а локальный уровень ее биопродуктивности благоприятствовал какому-то определенному варианту кровно-родственных отношений, свойственных приматам (матрилинейный эндогамный промискуитет, матрилинейная экзогамия, патрилинейная иерархическая эндогамия и другие варианты, включая парную семью и пр.). Не исключено, что ближневосточные обитатели субтропиков с их значительной биопродуктивностью могли обладать матрилинейными кровно-родственными структурами, в то время как их соседи в менее продуктивных регионах имели скорее склонность к патрилинейной иерархической эндогамии (с тенденцией к организации гаремов).