Экологическая устойчивость жизни на земле

    В литературе существование жизни чаще всего ограничивается диапазоном температур от 250 до +160 °С, давлениями от 0,001 до 3000 атм. Нижняя граница жизни условно проходит в водной среде на глубине 10 км, в земной коре — на глубине до 2 км, в атмосфере верхняя граница распространения жизни обусловлена слоем озона, предохраняющим живую материю от ультрафиолетового излучения Солнца и расположенного на высоте 45 км над уровнем моря. 

    Естественно, что в пределах этих «параметров» присутствуют не только области жизни, но и другие структуры Земли, генетически связанные с живым веществом. По Вернадскому, вещество биосферы состоит из семи разнообразных, но геологически взаимосвязанных частей: 1) живое вещество; 2) биогенное вещество; 3) косное вещество; 4) биокосное вещество; 5) радиоактивное вещество; 6) рассеянные атомы; 7) вещество космического происхождения. Следы биогеохимической деятельности присутствуют практически везде: газы атмосферы (кислород, азот, углекислота), природные воды, углеводородные ресурсы, известняки, глины и их производные (слан-цы, мраморы, граниты и др.) в своей основе созданы живым веществом планеты. Вот почему ошибочно понимать под биосферой совокупность живых организмов. Слои земной коры, лишенные в настоящее время живого вещества, но переработанные им в геологическом прошлом, Вернадский относил к области «былых биосфер».

    В научной литературе имеются и  другие взгляды на пределы биосферы. При этом суть расхождений, как правило, состоит в том, что в одних  случаях речь идет о наличии доказанного  «поля существования жизни», в других — о теоретических пределах биосферы. 

    Тема  не случайна, т.к. учёными давно отмечена следующая закономерность: по крайней  мере, последние три столетия, под "занавес" века в духовной жизни  развитых европейских обществ наблюдается  нарастание финалистских настроений. Эта закономерность имеет не метафизический или социологический, а скорее психологический характер. И обусловлена она в том числе и нарастанием количества глобальных проблем стоящих перед лицом современного мира. 

    Очевидно, что на планете неуклонно нарастают глобальные экологические проблемы. Они стали проявляться с конца пятидесятых годов в виде ухудшающейся атмосферы, воды, почвы, уменьшения численности лесов и тому подобных явлений. Основная причина деградации естественной среды обитания людей связывалась с завоевательским укладом современного капиталистического общества. Оно призвано обеспечить разнообразными благами быстро увеличивающееся народонаселение мира и поэтому вынуждено постоянно увеличивать свои мощности. Это ведет к негативным "побочным" явлениям.  

    Чтобы избежать катастрофы, разрабатываются  самые разнообразные пути развития. Предлагается, например, модифицировать экономику так, чтобы потребление  ресурсов и уровень загрязнения  не превышали определённого критического размера. По мнению сторонников данного подхода, получившего название "концепции устойчивого развития", реально достичь длительного устойчивого развития экономики благодаря ограничению в потреблении ресурсов и снижении численности людей. При этом предполагается применять как административные меры (запреты, штрафы, наказания), так и методы рыночного регулирования, направленные на уменьшение потребностей (к примеру, налоги на использование конкретных ресурсов). 

    1.2 Гибель биосферы 

    Наиболее  распространенный сценарий гибели земной биосферы связан, естественно, с Солнцем. Это светило уже примерно 5 млрд лет ежесекундно излучает огромное количество энергии. В результате термоядерного распада ядер водорода на 1 см2 приходит 1,38 кВт энергии. Эта величина, названная солнечной постоянной, достаточно стабильна: очень малые ее колебания связываются с величиной солнечных «пятен», т. е. с выбросом перегретой массы солнечной энергии в фотосферу (так называемые «протуберанцы»). За время «свечения» Солнце израсходовало около половины своих водородных запасов, а это значит, что оно находится примерно на середине своего жизненного пути. 

    Как известно, любая звезда — это  тонко сбалансированный природный  механизм, а Солнце — это наша звезда. Через 7— 8 млрд лет от нее  останется мертвая глыба ядерных отходов, заключенных в невидимом «черном карлике». Финал слишком печальный, но предотвратить эту вселенскую катастрофу человеку не дано. Какими невероятными не кажутся перипетии гибели Солнца, Земли (и, естественно, биосферы), они прогнозируются не прорицателями, а учеными, чей авторитет в науке достаточно высок. 

    Разумеется, существуют и иные сценарии гибели биосферы. Один из них связан с «посещением» Земли кометой. Как известно, в  космосе «блуждают» миллиарды комет, метеоритов и астероидов. Примерно каждые 300 лет 50метровые метеориты падают на Землю. Очень опасны астероиды, которых в околоземном пространстве насчитывается около 2000. Но наибольшую опасность представляют кометы. Они появляются из глубин Солнечной системы совершенно неожиданно и предвидеть столкновение с ними можно в лучшем случае за несколько месяцев. Этого времени слишком мало, чтобы успеть направить навстречу комете отклоняющий ядерный заряд. Особенно трудно, утверждают специалисты, обнаружить комету, двигающуюся со стороны Солнца. 

    2 Ключевые проблемы глобальной экологии 

    Анализируя  перечень основных изменений глобальной экологической среды в конце  XX в. (см. 53), можно сделать вывод, что на сегодня основная научная проблема оптимизации природопользования — это изменение самой стратегии природопользования, непрерывное ее совершенствование с целью преодоления негативных последствий в глобальном масштабе. Для решения данной проблемы необходимы исследования по экологическим, технологическим и экономикоправовым направлениям.

    1. Поскольку биосфера — гарант  сохранения жизни, то главная  цель экологических исследований  заключается в поиске путей  и средств обеспечения нормальных  условий жизни нынешнего человечества  и будущих поколений. Необходимо  интенсифицировать изучение эволюции биосферы, энерго и массообмена в биосфере, биологических аспектов охраны природы, химии биосферы и т. п.

    2. Технологическое направление ассоциируется  с разработкой оптимальной стратегии  природопользования в энергетике, промышленности, сельском хозяйстве, лесном хозяйстве, градостроительстве и других сферах человеческой деятельности. Важно поощрять внедрение «экологической технологии», связанной с уменьшением энерго, материало и водоемкости производства, комплексным использованием естественных сырьевых ресурсов, утилизацией производственных отходов и т. д.

    3. Экономикоправовое направление  связывается с исследованием  методов экономической оценки  природных ресурсов, разработкой  экономического механизма, стимулирующего  выполнение требований охраны  природной среды и рационального природопользования, совершенствованием научных основ экологического законодательства и т. д. 

    Разумеется, это генерализованные направления  исследований, конкретных же приоритетных областей экологических разработок можно назвать десятки. Остановимся на некоторых из них. 

    1. Изучение глобальной динамики  растительного покрова планеты,  прежде всего лесов. Необходимы  надежные сведения о влиянии  продолжающегося обезлесения на  глобальный климат, биогеохимические  круговороты, динамику экосистем и биоразнообразие. 

    2. Научные изыскания по проблеме  парникового эффекта. Дискуссии  по этому поводу не утихают,  поскольку анализ данных наблюдений  за приземной температурой воздуха  последнего столетия не дал  однозначного доказательства проявления  парникового эффекта в повышении среднеглобальной температуры. Однако доказан факт роста концентрации таких парниковых газов, как СОг, метан и хлорфторуглеродные соединения, а для науки важно знать сценарий их «будущего поведения». 

    3. Получение новых результатов  в исследовании озоновых дыр. Существующие теоретические модели динамики озонового слоя далеки от совершенства. Между тем, над Антарктидой, где озоновая дыра ограничивается устойчивыми вихреобразными ветрами, она охватывала площадь в 22 млн км2 (середина 90х годов). В средних и высоких широтах Северного полушария циркуляция атмосферы неустойчива, поэтому здесь наблюдаются своеобразные озоновые минидыры. Обедненные озоном воздушные массы обычно возникают в районе Гренландии и часто проходят над Россией, содержание озона в них по сравнению со средней величиной уменьшается до 1,5 раза. Между тем изменение привычных для биосферы природных условий на 25% может означать катастрофу 

    4. Исследование процессов аридизации  и опустынивания, усиливающихся  в последние десятилетия. В научной литературе опустынивание в засушливой зоне характеризуется как последняя стадия процесса медленной деградации окружающей среды, как результат сложного взаимодействия природных, природноантропогенных и сугубо техногенных факторов. Расширение площадей под земледелие, увеличение поголовья скота и более интенсивное освоение естественных кормов, внедрение агроиндустриальных методов в освоение аридных площадей без должного изучения механизма восстановления плодородия — вот основные «провоцирующие» факторы процессов опустынивания. 

    5. Научное осмысление продолжающегося  процесса токсикации сельскохозяйственных  угодий пестицидами, гербицидами,  нитратами и другими видами  минеральных удобрений. Правомерно  ли с экологической точки зрения  стремиться к бесконечному повышению урожайности сельскохозяйственных растений? По мнению некоторых агроэкологов мира, гарантированная, стабильная урожайность без «переэксплуатации» почвенных ресурсов — путь к экологической устойчивости сельскохозяйственных ландшафтов. 

    6. Исследование биопродуктивности  Мирового океана и вза-имосвязей  в системе «океан — климат».  Речь идет прежде всего о  получении и анализе данных  о содержании хлорофилла (фитопланктона)  в верхнем слое Мирового океана  и динамике его биомассы в  целом, а также об использовании спутниковой информации. 

    7. Разработки, связанные с опасностью  радиационного за-грязнения планеты,  с последствиями работы АЭС.  Дело в том, что радиационное  загрязнение сопровождает все  звенья сложного хозяйства атомной  энергетики: добычу и переработку урана, производство тепловыделяющих элементов, работу АЭС, хранение и регенерацию топлива. Добавим к этому загрязнение грунтовых вод тритием практически вокруг всех АЭС. Но, пожалуй, главная экологическая опасность от нормально работающей АЭС — загрязнение плутонием. До начала его производства на Земле было не более 50 кг этого сверхъядовитого элемента. Сейчас же атомные станции произвели уже несколько сотен тонн плутония — количества, вполне достаточного для отравления всего живого на планете. Некоторые экологи утверждают, что современная атомная энергетика должна быть немедленно свернута, хотя бы только из-за неизбежной наработки плутония. Напомним, что период полураспада радиоактивных стронция и цезия составляет десятки лет, а для плутония — десятки тысяч лет, т. е. практически вечно. 

    8. Изучение динамики ледяного покрова  Арктики и Антарктики в связи  с изменением уровня Мирового  океана, влажности у поверхности  и в свободной атмосфере, состояния  растительного покрова планеты  и т. п. 

    9. Исследование современной эпидемии СПИДа (наравне с другими, особенно онкологическими заболеваниями), поиски надежных методов профилактики и лечения.

    10. Стабилизация численности населения  мира с учетом опыта развитых государств. Например, в Индии (штат Керала) достигнут почти нулевой прирост населения. 

    3 Концепция биотической регуляции окружающей среды 

    Естественные  биологические виды биосферы образуют внутренне жестко скоррелированные сообщества. Взаимодействие видов между  собой и окружающей их средой осуществляется так, что сообщество и окружающая его среда (назовем это экосистемой) остаются пригодными для существования всех видов, входящих в это сообщество. В среднем в отсутствие внешних возмущений окружающая сообщество среда остается неизменной (стационарной), и взаимодействие видов сообщества с окружающей средой осуществляется на базе полностью замкнутых круговоротов веществ. Все, что используется одними видами из сообщества, отдается в том же количестве и в том же химическом составе другим видам. Поэтому любые компоненты окружающей среды не представляют собой ресурс для потребления каким-либо одним видом сообщества: потребление каждого вида должно быть жестко сбалансировано с потреблением остальных видов. 

    При возникновении внешних возмущений окружающей среды баланс потребления видов сдвигается в направлении, компенсирующем внешнее возмущение и возвращающем окружающую среду в невозмущенное состояние. Таким образом, все жизненные процессы особи каждого естественного вида сообщества представляют собой строго определенную работу по стабилизации окружающей среды. Выполнение этой работы зафиксировано в генетической информации (геноме) вида. Только строго определенная генетическая информация и определенный набор естественных видов сообщества могут устойчиво поддерживать свойства локальной окружающей среды сообщества. Совокупность всех сообществ биосферы поддерживает пригодную для жизни окружающую среду в глобальных масштабах. Совокупность всех естественных видов биосферы образует биоту Земли. Поддержание устойчивости окружающей среды естественными видами сообществ биосферы и может быть названо биотической регуляцией окружающей среды.