Регулирующие механизмы биосферы

2.2. Регулирующие механизмы биосферы

 

Возрастая численно, вид как бы усиливает свое давление на свою среду обитания, экосистему и биосферу. В ответ среда обитания, включающая в себя множество других видов, в том числе пищевых объектов, конкурентов и потребителей того, о ком идет речь, отвечает увеличением встречного давления.

Биосфера как сумма всех видов на Земле много сильнее каждого в отдельности, поэтому она всегда рано или поздно стабилизирует его численность, а если требуется, то и сократит ее до приемлемого для остальных уровня.

Биологи разделяют воздействующие факторы на 2 группы:

1.   первичные, или ультимативные, факторы среды (биологические: пища, конкуренты, паразиты, хищники, загрязнения; небиологические, но контролируемые биосферой: газовый состав атмосферы, осадки, климат и тому подобное). Действие ультимативных факторов - прямое и беспощадное.

2.   вторичные, или сигнальные, факторы, косвенно указывающие виду на избыточность его численности. Если вид имеет генетические программы слежения за изменением сигнальных факторов, заблаговременно сообщающих, например, о возросшей плотности особей или о снижении биологической емкости среды обитания, он имеет возможность заблаговременно, до удара ультимативными факторами, стабилизировать свою численность или начать ее сокращать. В то время как контроль первичными факторами неизбежен для любого вида, предупреждающим сигналом вторичных факторов могут воспользоваться только те виды, у которых естественный отбор выработал специальные механизмы реагирования на них. Эти механизмы проявляются на популяционном уровне, а на индивидуальном уровне они не действуют [4. C. 175].

Влияние первичных факторов на популяции людей несомненно и сравнительно хорошо известно, поэтому их подробного рассмотрения не требуется.

Обратимся к сигнальным факторам. Многие из них знакомы, например:

Ø  территориальность. У первобытного человека групповой территориализм был, как считают, главным регулятором численности;

Ø  агрессивность. Суть агрессивности в том. Что при общении каждая особь стремится занять по отношению к другим более высокое, доминантное положение. Выяснение отношений приводит к самоорганизации группы в иерархическую лестницу или пирамиду с доминантами наверху. При увеличении плотности популяции или уменьшении емкости среды агрессивные стычки значительно учащаются и служат важным сигналом о неблагополучии. У людей такое поведение принимает свои формы: широко распространяются грабежи, мелкое воровство, люди перестают продуктивно трудиться, обкрадывая тех, кто сохраняет к труду способность. Есть и бессмысленная дележка на крохи отнятого;

Ø  утрата осторожности. У человека утрата осторожности при нарастающем неблагополучии наиболее наглядно проявляется в форме бунтов, когда люди вдруг теряют страх перед властью, полицией, толпами идут навстречу пулям и смерти;

Ø  подавленная часть популяции резко снижает заботу о собственной гигиене и сохранении в чистоте мест обитания. У людей при скученности и недостатке пищи тоже появляется большое количество опустившихся личностей. На них плодятся вши, переносчики заразных болезней. За время первой мировой войны, например, вши унесли больше человеческих жизней, чем оружие [4. C. 179-181].

Весь описанный комплекс изменения поведения преследует одну цель - еще до достижения избыточной численности расслоить популяцию на две части: оставленную пережить коллапс и обреченную на вымирание. И при этом первых не ослаблять, а вымирание остальных ускорить. Трудно отрицать действие сходного механизма и в человеческих популяциях. Как и многие биологические механизмы, он действует, минуя наше сознание или трансформируясь в нем неверно. Этот механизм, с нашей точки зрения, конечно, жесток. Но как поступает общество, пытаясь сознательно бороться с надвигающейся нехваткой продовольствия? Обычно вводит жесткий контроль за распределением пищи и тем самым разделяет себя на тех, кто будет продовольствие распределять, и тех, кому его будут распределять, то есть включая все тот же механизм.

В природе действуют и еще более удивительные механизмы:

Ø  коллапсирующие скопления. В условия обострения социальных отношений часть особей утрачивает интерес к борьбе за территорию, иерархический ранг и снижает агрессивность. Тогда начинает преобладать другая программа, противоположная агрессивности, - программа сближения, объединения, скучивания. В таких скоплениях животные или совсем не размножаются, или размножаются очень ограниченно. У людей скучивание принимает несколько форм, но самая мощная из них - урбанизация, собирание в городах. У многих народов плодовитость жителей гигантских городов (в отличие от маленьких) уже во втором поколении падает настолько, что не обеспечивает воспроизводство. Город притягивает из деревни молодежь с высокой потенциальной плодовитостью и снижает ее обычно до очень низкого уровня.

Урбанизация, сопровождающаяся коллапсирование в городах, может быть самым естественным, простым и безвредным путем снижения рождаемости в современном мире и в мире будущего.

Ø  снижение плодовитости. При возрастании численности потомство зачастую перестает быть главной ценностью для членов популяции, включая иногда и родителей. Например в человеческих популяциях одним из таких проявлений является эмансипация женщин. В результате этого увеличивается доля матерей-одиночек в популяции. Они довольствуются малым числом детей. Это самый безболезненный путь снижения рождаемости в наши дни.

Итак, есть основания думать, что у людей, так же как и у некоторых животных, действуют механизмы саморегуляции численности и поддержания ее на оптимальном уровне. Среди них есть и жесткие, и сравнительно безобидные, причем лучший - снижение рождаемости.

Но беда человека в том, что, с одной стороны, он является видом с самой медленной сменой поколений, а с другой - способен очень быстро изменять биологическую емкость среды. Поэтому на отдельных этапах стремительного развития человечества регуляция его численности отстает от той, что требует среда. Экологический кризис - глобальное явление, но одни популяции встречают его в полной готовности, а другие - находятся еще в состоянии демографического взрыва, который может продолжаться слишком долго по сравнению с темпами деградации среды обитания.

Такова общая схема популяционных реакций человека на рост плотности и изменения емкости среды.

Глава 3. Влияние деятельности человека на биосферу. Охрана природы и перспективы рационального природопользования

Не только природа оказывает влияние на человека, существует и обратная связь: человечество с его социальными законами развития и мощной техникой вполне способно влиять на вековой ход биосферных процессов.

В предыдущей главе мы рассмотрели как жизнь на Земле сама стабилизирует условия своего существования, что дает ей возможность развиваться бесконечно долго. Однако нельзя не остановится более подробно на воздействии человека на биосферу, поскольку данное воздействие, в большинстве своем, носит негативный характер и провоцирует действие ультимативных факторов среды в более жесткой форме.

Возобновление источников существования и развития присуще именно жизни на Земле. На 1-й Межправительственной конференции по рациональному использованию ресурсов биосферы в 1968 году в Париже впервые понятие "биосфера" вошло в международный лексикон и было признано, что человечество существует в рамках биосферы как ее важная составная часть и использует ее ресурсы [1. C. 3].

Современное представление о биосфере как о глобальной саморегулирующейся системе было заложено академиком В. Вернадским. Саморегуляция биосферы - результат способности живого вещества (организмов) создавать и использовать в процессе переработки различные вещества, способности его к воспроизведению. Развитие сферы жизни обеспечивается процессами миграции и преобразования вещества и энергии в грандиозном планетарном круговороте - биогеохимических циклах важнейших элементов и соединений. Так, биосфера накапливает и перераспределяет огромные ресурсы энергии, преобразуя земную поверхность, прилегающую к ней атмосферу, гидросферу.

Безусловно, биосфера располагает огромными ресурсами для собственного развития, позволяющими в широких пределах сохранение балансов вещества и энергии, экологического равновесия. Собственно, это обстоятельство и позволило экономике человека не "считаться" с ресурсами биосферы, поскольку сама она еще пока справляется с возмущающими воздействиями.

Настоящие сдвиги в биосферных процессах начались в XX веке в результате очередной промышленной революции. Бурное развитие энергетики, машиностроения, химии, транспорта привело к тому, что человеческая деятельность стала сравнима по масштабам с естественными энергетическими и материальными процессами, происходящими в биосфере. Интенсивность потребления человечеством энергии и материальных ресурсов растет пропорционально численности населения и даже опережает его прирост. В.И. Вернадский писал: "Человек становится геологической силой, способной изменить лик Земли" [6].

Представление о природе как о бездонной кладовой, откуда можно безмерно и безвозмездно черпать ресурсы для развития производства, не соответствует действительности. Изменения компонентов биосферы. Ее балансов, не должны выходить за определенные границы, иначе под угрозой окажутся сложившиеся эволюционно взаимосвязи, присущие биосфере как системе. Саморегуляция ее не беспредельная, а необратимые изменения чреваты опасностью для будущего существования человечества.

Последствия антропогенной (предпринимаемой человеком) деятельности проявляется в истощении природных ресурсов, загрязнении биосферы отходами производства, разрушении природных экосистем, изменении структуры поверхности Земли, изменении климата. В соответствии с изменением плотности населения меняется и степень воздействия человека на окружающую среду. При современном уровне развития производительных сил деятельность человеческого общества сказывается на биосфере в целом. Так, можно привести конкретные примеры воздействия человека на окружающую среду, имеющие необратимые последствия.

-   Сегодня по данным ученых ежегодно в мире в результате деятельности человека в атмосферу поступает 25,5 млрд. т. оксидов углерода, 190 млн. т. оксидов серы, 65 млн. т оксидов азота, 1,4 млн. т фреонов, органические соединения свинца, углеводороды, в том числе канцерогенные, большое количество твердых частиц (пыль, копоть, сажа) [5].

Глобальное загрязнение атмосферного воздуха сказывается на состоянии природных экосистем, особенно зеленого покрова нашей планеты.

Кислотные дожди, вызываемые главным образом диоксидом серы и оксидами азота, наносят огромный вред лесным биоценозам. Основная причина загрязнения атмосферы - сжигание природного топлива и металлургическое производство. Если в XIX и начале ХХ века поступающие в окружающую среду продукты сгорания угля и жидкого топлива почти полностью ассимилировались растительностью Земли, то в настоящее время содержание продуктов сгорания неуклонно возрастает.

Содержание углекислого газа в атмосфере за последние 100 лет увеличилось более чем на 10%. Углекислый газ препятствует тепловому излучению в космическое пространство, создавая там так называемый “парниковый эффект”, т.е. увеличение средней температуры атмосферы на несколько градусов, что способно вызвать таяние ледников полярных областей, повышение уровня Мирового океана, изменение его солености, температуры и другие неблагоприятные последствия.

-   Вода - самое распространенное неорганическое соединение на планете; вода - основа всех жизненных процессов, единственный источник кислорода в главном движущем процессе на Земле - фотосинтезе.

Масштабы использования водных ресурсов быстро увеличиваются. Это связано с ростом населения и улучшением санитарно-гигиенических условий жизни человека, развития промышленности и орошаемого земледелия. Суточное потребление воды на хозяйственно-бытовые нужды в сельской местности составляет 50 л на 1 человека, в городах - 150 л. Промышленность поглощает 85% всей воды, расходуемой в городах, оставляя на хозяйственно-бытовые цели около 15% [5].

Еще больше воды необходимо для орошения. При сохранении таких темпов потребления и с учетом прироста населения и объемов производства к 2100 году человечество может исчерпать все запасы пресной воды [5].

Кроме высокого уровня расхода, нехватки воды растет ее загрязнение вследствие сброса в реки отходов промышленности и особенно химического производства и коммуникационных сточных вод.

-   Пострадал также почвенный покров: в результате развития хозяйственной деятельности человека происходит загрязнение, изменение состава почвы и даже ее уничтожение (эрозия).

-   В своем стремлении создать более благоприятные условия своего существования человечество нанесло непоправимый ущерб животному и растительному миру: с лица Земли исчезли целые виды.

Необходимо помнить, что каждый вид занимает определенное место в биоценозе, в цепи питания, и заменить его не может никто. Исчезновения того или иного вида ведет к уменьшению устойчивости биоценозов и биосферы в целом.

Таким образом, стремясь к улучшению условий своей жизни человечество постоянно наращивает темпы материального производства, не задумываясь о последствиях, которые чреваты угрозой существования как биосферы, так и самого человека.

В этом отношении, как писал академик Е. Федоров, вопрос состоит в том, "...будем ли мы способны так менять природную среду, чтобы сочетать естественные процессы с теми процессами, которые привносятся в природу, чтобы эти изменения не вредили человечеству..." [1. C. 4]. Привносимые процессы - хозяйственная деятельность человека, и она нуждается в ресурсах для своего развития. Но какова взаимосвязь ресурсов природы и хозяйства человека?

Экономическая сторона этого вопроса выглядит следующим образом. При хозяйственном развитии, пока не достигнут "порог", за которым уже нарушается нормальное развитие экологических систем, сохранение экологических взаимосвязей, нам часто представляется, что экономика развивается эффективно. Потому что мерило здесь - затраты производства. (А если мы не утруждаем себя тем, чтобы, например, создавать сложные и дорогостоящие очистные сооружения, сбрасываем сточные воды просто в реки и водоемы - не имеется дополнительных затрат.) Но если и дальше пытаться расти экономически, не сберегая, не восполняя ресурсы биосферы, то, как показывают расчеты, с неизбежностью наступит разрушение экономики, поскольку экономический ущерб только от загрязнения природы превысит все экономические эффекты, полученные в процессе производства. Вот почему человечество вступает сейчас в такую стадию экономического развития, когда часть наших хозяйственных ресурсов должна быть обращена на то, чтобы в известном смысле помогать природе в деле восполнения ее ресурсов.

Таким образом, говоря о ресурсах биосферы как невосполнимых богатствах человечества, хотелось бы подчеркнуть, что со хранение их возможно только на пути экономного, эффективного и комплексного использования природных ресурсов в процессе воспроизводства в экономике человека.

Охрана окружающей среды и задачи восстановления природных ресурсов должны предусматривать:

n cовершенствование технологии и добычи природных ресурсов;

n максимально полное и комплексное извлечение из месторождения всех полезных компонентов;

n рекультивацию земель после использования месторождений;

n экономичное и безотходное использование сырья в производстве;

n глубокую очистку и технологии использования отходов производства;

n вторичное использование материалов после выхода изделий из употребления;

n использование технологий, позволяющих извлечение рассеянных минеральных веществ;

n использование природных и ископаемых заменителей дефицитных минеральных соединений;

n замкнутые циклы производства (разработку и применение);

n применение энергосберегающих технологий;

n рациональную стратегию борьбы с вредителями, знание и соблюдение агротехнических приемов, дозировку минеральных удобрений, хорошее знание экологических агроценозов и процессов, происходящих в них, а также на их границах с природными системами;

n разработку и использование новых экологически чистых источников энергии.

В целом задачи охраны окружающей среды должны предусматривать:

n локальный и глобальный логический мониторинг, т.е. измерение и контроль состояния важнейших характеристик состояния окружающей среды, концентрации вредных веществ в атмосфере, воде, почве;

n восстановление и сохранение лесов от пожаров, вредителей, болезней;

n расширение и увеличение числа заповедников, зон эталонных экосистем, уникальных природных комплексов;

n охрану и разведение редких видов растений и животных;

n широкое просвещение и экологическое образование населения;

n международное сотрудничество в деле охраны окружающей среды.

Такая активная работа во всех областях человеческой деятельности по формированию бережного отношения к природе, разработка рационального природоиспользования смогут решать экологические проблемы сегодняшнего дня и перейти к гармоничному сотрудничеству с Природой.

Заключение

 

Итак, существует два основных определения понятия «биосфера»:

-   совокупность всех живых организмов на Земле;

-   согласно концепции Вернадского В.И. – единство живого и неживого.

Согласно концепции Вернадского главенствующая роль во всех процессах, протекающих на поверхности Земли и в земной коре принадлежит именно живому веществу. Живое вещество рассматривается как совокупность живых организмов. Кроме растений и животных, В.И. Вернадский включает сюда и человечество, влияние которого на геохимические процессы отличается от воздействия остальных живых существ, во-первых, своей интенсивностью, увеличивающейся с ходом геологического времени; во-вторых, тем воздействием, какое деятельность людей оказывает на остальное живое вещество.

Живой мир – это единая система, сцементированная множеством цепочек питания и иных взаимоотношений. Если даже небольшая часть его погибнет, погибнет и все остальное [2. C. 111]. Человечество как биологический вид может существовать только при условии постоянной тесной связи со средой, то есть с другими организмами и неживой природой. Возрастая численно, вид как бы усиливает свое давление на свою среду обитания, экосистему и биосферу. В ответ среда обитания, включающая в себя множество других видов, в том числе пищевых объектов, конкурентов и потребителей того, о ком идет речь, отвечает увеличением встречного давления.

Биосфера как сумма всех видов на Земле много сильнее каждого в отдельности, поэтому она всегда рано или поздно стабилизирует его численность, а если требуется, то и сократит ее до приемлемого для остальных уровня – это и есть основной принцип равновесия в живой природе.

Таким образом, жизнь на Земле сама стабилизирует условия своего существования, что дает ей возможность развиваться бесконечно долго.

Однако человечество в своем стремлении к улучшению условий существования постоянно наращивает темпы материального производства, не задумываясь о последствиях. Например, современный человек увеличил объем привычных для природы загрязнений настолько, что она не успевает их перерабатывать. Мало того, он стал вырабатывать такие загрязнения, для переработки которых в природе пока нет соответствующих видов, а для некоторых загрязнений, к примеру радиоактивных, их никогда и не появится. Поэтому «отказ» биосферы перерабатывать плоды человеческой деятельности неизбежно будет действовать как все более нарастающий ультимативный фактор в отношении человека. Поэтому будущее человека как биологического вида предсказуемо: экологический кризис и снижение численности.

Но сохранится ли цивилизация при такой низкой численности? Уровень цивилизации зависит не от численности людей, а от плотности их в очаге цивилизации. Высочайшие открытия науки и техники, высочайшие достижения культуры человечество создавало, имея численность популяций, которая нам сегодня кажется невероятно малой. При современных, а таем более будущих, средствах коммуникации люди, в отличие от прежних времен, не будут чувствовать себя разделенными большими расстояниями.

Список использованных источников

1.   Биосфера и человек // Материалы первого Всесоюзного симпозиума «Человек и биосфера». – М.: Наука, 1975.

2.   Горелов А.А. Концепции современного естествознания: Курс лекций. – М.: Центр, 1997.

3.   Вернадский В.И. Начало и вечность жизни. – М.: Республика, 1989.

4.   Дольник В.Р. Непослушное дитя биосферы. Беседы о человеке в компании птиц и зверей. – М.: Педагогика-Пресс, 1994.

5.   Общая биология. Справочные материалы / Cоставитель В.В. Захаров. – М.: Дрофа, 1995.

6.   Чернова Н.М., Былова А.М. Экология: Учебное пособие для педагогических вузов. – М.: Просвещение, 1988.