Тенденции изменения основных характеристик экосистемы в ходе аутогенной (прогрессивной) эволюции

(по Одуму 1986; Красилову 1992; Cнакину 2008 и др.)

Энергетика экосистемы 1. Возрастает биомасса (В) и количество органического детрита. 2. Возрастает валовая продукция (Р) за счет первичной; вторичная малая изменяется. 3. Уменьшается чистая продукция. 4. Увеличивается дыхание (R). 5. Соотношение Р/R приближается к единице (равновесию). 6. Соотношение Р/В уменьшается. Биологический круговорот 7. Круговороты элементов становятся все более замкнутыми. 8. Увеличивается время оборота и запас биогенных элементов. 9. Возрастает коэффициент цикличности (возобновление/вход). Виды и структура сообщества 10. Меняется видовой состав сообщества. 11. Возрастает богатство как компонент биоразнообразия. 12. Возрастает выравненность как компонент разнообразия. 13. r-стратеги в широких масштабах заменяются К-стратегами. 14. Усложняются и удлиняются жизненные циклы. 15. В значительной степени развивается симбиоз. 16. Конкурентное давление уменьшается. Устойчивость экосистем 17. Возрастает стабильность экосистем. 18. Снижается упругая устойчивость экосистем к внешнему воздействию. Информационная компонента 19. Рост информационной насыщенности за счет увеличения биоразнообразия и роста взаимосвязей между видами и компонентами среды. Общая стратегия 20. Возрастает эффективность использования энергии и биогенных элементов.

Закономерен и сам процесс смены стадий развития экосистем, то есть сукцессии. На первых этапах развития преобладают пионерные виды – малоприспособленные к окружающей среде, низкоконкурентные с высокой репродуктивной способностью (r-стратеги, так называемые эксплеренты, по терминологии Л. Г. Раменского, не отличающиеся большой заботой о потомстве). На развитых стадиях эволюции (климаксной стадии) доминируют сукцессионные виды, максимально приспособленные к среде, высококонкурентные, негэнтропийные с меньшей плодовитостью, но проявляющие большую заботу о потомстве (К-стратеги, или виоленты, по Л. Г. Раменскому).

Прогрессивная (когерентная, аутогенная) эволюция сменяется периодами некогерентного (аллогенного) развития (великими вымираниями, геобиологическими кризисами), вызываемыми природными катаклизмами, в частности дрейфом континентов (снятие биогеографических барьеров при объединении) и космическими катастрофами. В такие периоды указанные выше закономерности нарушаются, происходит резкое сокращение видового разнообразия, смена доминирующих видов и т. д. Соответственно перестраиваются стратегия популяций, характер отбора, а это в свою очередь приводит к изменениям на генетическом уровне, к новому витку видообразования.

Сопоставление теоретических положений и эмпирических материалов позволяет получить представление о характере современных глобальных процессов. Действительно ли можно говорить о наличии глобального экологического кризиса на планете? Или речь идет об аутогенном, прогрессивном развитии биосферы, а кризисные явления имеют лишь локальный характер?

Сохранение биоразнообразия – одна из приоритетно рассматриваемых глобальных экологических проблем. Человек систематически подавляет биологические виды – частью целенаправленно, уничтожая «вредные» виды, но главным образом в результате чрезмерной эксплуатации природных ресурсов и нарушения местообитаний. Имеющиеся ориентировочные оценки (точные расчеты провести невозможно из-за незаконченности инвентаризации биоты) утверждают, что за последние десятилетия исчезла примерно пятая часть представителей растительного и животного мира (Красилов, 1992).

Причины вымирания видов до сих пор дискуссионны.

Ч. Дарвин считал вымирание видов и целых групп видов почти неизбежным следствием естественного отбора. История биосферы изобилует периодами массовой катастрофической гибели видов, несопоставимыми по масштабам с современными тенденциями. При этом обвинения в истреблении видов в адрес человека слишком часто представляются необоснованными. Это вполне очевидно в случае с исчезновением морской (стеллеровой) коровы, которая в отличие, например, от морского котика никогда не была объектом промысла. Более реальна та версия, что морская корова к моменту ее описания Стеллером уже почти вымерла, а командорское стадо было последней ее популяцией (Чайковский, 2006; цит. по: Трифонов 2009). Также неизвестны причины вымирания морской обезьяны, открытой тем же Стеллером; во всяком случае, вымирание это происходило без малейшего участия человека.

В целом исчезновение только части видов можно связать с деятельностью человека. Причины исчезновения большинства видов остаются неизвестными (Трифонов 2009). Деятельность человека пока лишь в какой-то мере может ускорить (загрязнение окружающей среды, уничтожение биотопов) или замедлить (ботанические сады, зоопарки, криоконсервация семян и т. п.) этот процесс, но отменить его не в силах.

Таким образом, в отношении динамики разнообразия невозможно сделать однозначный вывод. С одной стороны, имеются сведения об исчезновении видов, с другой – можно утверждать, что, уничтожая многие естественные местообитания, человек создает новые техногенные территории и условия, то есть новые местообитания, давая толчок видообразованию. К этому нужно добавить достижения селекции, создавшей многочисленные подвиды сельскохозяйственных и домашних растений и животных, а также новые возможности генной инженерии.

Анализируя биокультурное разнообразие, важно отметить, с одной стороны, сокращение разнообразия жизненных укладов и культурных традиций. Коренное население тундры, тропических стран, пустынь безвозвратно утрачивает навыки традиционного природопользования. В то же время растет сложность мироустройства, народного хозяйства, приемов и методов использования природных ресурсов, резко возросла информационная компонента, что в целом делает картину мирового разнообразия все более сложной и насыщенной.

Наблюдаемое потепление климата может стать причиной изменения биопродуктивности экосистем в сторону повышения в тех районах, где позволяют условия увлажнения. Согласно теоретическим положениям, в условиях аутогенной эволюции должен наблюдаться рост ежегодной первичной биологической продукции. К сожалению, мы пока не располагаем обобщением экспериментальных данных на этот счет в глобальном масштабе, чтобы сделать конкретные выводы о динамике этого процесса. Тем не менее обобщение имеющихся экспериментальных данных свидетельствует о стимуляции продукционного процесса при росте парциального давления углекислого газа (Robinson etal. 2007). При этом, несмотря на значительные нарушившие биопродукционный процесс в естественных ландшафтах действия человека (сведение лесов, опустынивание, «запечатывание» почв антропогенными объектами, создание огромных водохранилищ и т. п.), можно говорить о высокой продуктивности культивируемых видов растений и животных благодаря направленной селекционной работе, об отвоевывании все новых высокопродуктивных территорий у морей и пустынь.

В целом продуктивность сельскохозяйственных территорий, занимающих существенную часть биосферы, неуклонно увеличивается: так, урожайность пашни в 80-е гг. прошлого века составляла 1,8 т/га, а через 20 лет – 2,5 т/га (ГЕО-4… 2007).

Проблема с лесными угодьями также имеет тенденцию к положительному решению. Степень лесистости Европейской территории России возрастает (Лесистость… 2007). Отмечается также рост лесистости в целом для территории Европы и Северной Америки: по 0,1 % прироста в год, хотя среднемировые данные пока свидетельствуют о потерях 0,24 % за год (ГЕО-4… 2007).

Таким образом, деятельность человека в отношении биопродуктивности ландшафтов планеты также носит разнонаправленный характер, а имеющиеся оценки не дают возможности достоверно оценить динамику изменения этого показателя в глобальных масштабах. Во всяком случае, нет количественных подтверждений тому, что развитие по этому процессу идет в кризисном направлении.

Смена стратегии размножения в процессе эволюции (замена r-стратегии на К-стратегию) в существенной мере объясняет феномен рассмотренного выше демографического перехода. Общая тенденция снижения энтропии с неизбежностью ведет от расточительной высокой репродуктивной способности (r-стратегии) к более экономной и эффективной К-стратегии, когда количественные показатели большого числа потомков уступают качественному воспитанию меньшего числа более приспособленных, лучше обученных и потому более перспективных детей. В демографическом переходе заложена возможность ускорения передачи информации не только на генетическом, но и на социальном уровнях.

Возможно, что демографический переход является предпосылкой скорого решения наукой геронтологических проблем и наблюдаемое снижение рождаемости – спасительный механизм предотвращения перенаселения благодаря растущей в целом по миру средней продолжительности жизни.

Сквозная тенденция аутогенного развития – снижение устойчивости и увеличение стабильности экосистем – помогает понять ситуацию со все увеличивающимися убытками народного хозяйства от стихийных бедствий. С ростом сложности природно-техногенных систем уменьшается их устойчивость к внешнему воздействию. Кроме того, на росте стоимости ущерба в мировом масштабе от стихийных бедствий в денежном выражении, несомненно, сказывается также неуклонно увеличивающаяся стоимость антропогенных элементов в ландшафте.

Заключение

Анализ современных экологических процессов с позиции эволюционизма позволяет утверждать, что, несмотря на значительное воздействие человека на биосферу, нет достаточных оснований утверждать, что сегодняшнее состояние взаимодействия биосферы и техносферы в глобальном масштабе описывается закономерностями кризисного развития. Коэволюция биосферы и человеческой цивилизации в настоящее время происходит в рамках аутогенного, когерентного развития, и имеющиеся теоретические наработки помогают объяснить природу глобальных процессов, а также могут лечь в основу соответствующих прогнозов развития человечества.

К сожалению, экспериментального научного материала не всегда достаточно для убедительного анализа. Поэтому необходимо развивать фундаментальные основы экологии, расширять наши знания о тонких механизмах функционирования экосистем, чтобы иметь возможность глубже понять причину происходящих природных процессов и надежнее предсказать их изменения в результате тех или иных антропогенных воздействий.

Человек, как всякий биологический вид, изменяет экосистемы, приспосабливает их соответственно своим природным потребностям. И это происходит в рамках саморазвития. В этом смысле антропогенный фактор в биосфере в принципе нельзя рассматривать как чужеродный (аллогенный) фактор, ибо человек сам есть часть природы, пусть и очень мощная.

Вполне естественно, что всякий доминирующий вид существенным образом изменяет облик своего местообитания. Человечество преобразило «лик Земли», и в этом нет ничего необычного: так дуб обусловливает своеобразие дубравы, динозавры в свое время создали неповторимые картины юрского периода. Как всякая система, современная биосфера и взаимосвязанная с ней цивилизация видоизменяются, эволюционируют, а скорость эволюции и направление во многом заданы самой природой, но в чем-то зависят от нас. От того, насколько быстро и научно обоснованно мы будем решать встающие перед человечеством экологические, ресурсные, биомедицинские, социально-экономические проблемы, насколько научимся контролировать последствия собственной деятельности, зависит наше благополучие, в том числе и благодаря приспособлению к природным циклам и аномалиям.

Что касается ресурсных аспектов, то решение продовольственной проблемы в полной мере укладывается в эволюционную схему: возрастание биомассы (сельскохозяйственной продукции), увеличение замкнутости циклов (малоотходные технологии), рост адаптации, сокращение конкуренции и т. п. (см. табл. 2). В то же время отмечаемые еще в ряде регионов голод и недоедание имеют прежде всего социально-экономические, а не экологические корни.

Нет оснований также драматизировать ситуацию в отношении исчерпаемости традиционных энергетических ресурсов. Запасов угля, природного газа и нефти вполне достаточно для переходного периода развития технологий применения новых видов энергоресурсов (альтернативные источники, ядерная энергия).

Природа в значительной степени противостоит человеку. Бесконечно разнообразная, она постоянно изменяется, преподнося очередные сюрпризы как положительного, так и негативного (природные катаклизмы) плана. Благодаря растущей информированности мир каждый день узнает о новых стихийных бедствиях в разных уголках планеты. Но в этом нет ничего нового и необычного.

Природные процессы имеют циклический характер, и роль человека в них пока не носит определяющего характера. Природа развивается в соответствии со своими далеко не всегда понятными человеку законами и механизмами. Если же говорить о ноосфере как о сфере, управляемой человеческим разумом, то здесь кризисные явления налицо в силу нашего пока еще глубокого неведения. Человечеству еще очень далеко до разумного контроля процессов в нашей биосфере.

Имеющиеся попытки исправления ряда глобальных природных процессов (например, Киотский и Монреальский протоколы к соответствующим международным конвенциям) пока могут быть положительно оценены только в смысле отработки человечеством приемов самоорганизации в геополитическом аспекте. Преимущественная опора в этом случае на принцип презумпции виновности антропогенного фактора вряд ли полезна человечеству.

Этот вывод вовсе не означает отрицания негативных воздействий человека на природу, но, тем не менее, отмечаемые изменения в биосфере во многом благодаря ее высокой буферности и динамичности до сих пор находятся в пределах колебаний ее параметров, отмечаемых еще до проявления активной деятельности человечества.

Очевидно, что главным принципом природопользования должен стать принцип минимизации воздействия человека на окружающую среду. Экологическая ситуация во многих регионах Земли существенно ухудшена благодаря антропогенному фактору. Слишком часто мы становимся свидетелями, по сути, региональных экологических катастроф. Для того, чтобы региональные катастрофы не стали глобальными, необходимо, чтобы деятельность по восстановлению ландшафтов, деградированных по вине человека, в результате техногенных катастроф, приобретала все более обширные масштабы. Важно развивать научные основы этой деятельности в рамках экологии природовозрождения (Дежкин и др., 2007).

Что же касается принципов охраны природы, то вряд ли мы вполне искренни, когда говорим о защите природы. Скорее при этом мы хотим защитить себя. Да и природа не особенно нуждается в нашей защите. Биосфера в любом случае выживет (феномен атолла Бикини свидетельствует об этом). В этом смысле И. В. Мичурин был гораздо честнее и правдивее со своим изречением: «Мы не можем ждать милостей от природы, взять их у нее – наша задача» – правда, с забытым лысенковцами продолжением: «Но к природе необходимо относиться уважительно и бережно и по возможности сохранять ее в нетронутом виде».

Природа знает свое дело, и она заставляет нас вернуть осушенные торфяники болотам, тем более что мы их в должной мере не используем.

В целом проведенный анализ современных глобальных процессов показывает, что природа пока еще оставляет человечеству хороший шанс на будущее продолжить путь прогрессивного саморазвития, по крайней мере, при сохранении современного уровня природопользования.

Литература

ГЕО-4. Глобальная экологическая перспектива. Окружающая среда для развития. Найроби (Кения): ЮНЕП, 2007.

Георгиевский, В. Ю., Шикломанов, И. А. 1996. Оценка влияния возможных изменений климата на гидрологический режим и водные ресурсы территории бывшего СССР. Метеорология и гидрология 11: 89–99.

Глобальная энергетическая безопасность. Энергия будущего: научно-аналитический журнал / гл. ред. И. И. Мазур. М.: изд. Центр «Елима», 2006. Дежкин, В. В., Снакин, В. В., Попова, Л. В. 2007. Экология природовозрождения. Использование и охрана природных ресурсов России 4: 3–11.

Капица, С. П. 2008. Демографическая революция и Россия. Век глобализации 1: 128–143.

Красилов, В. А. 1992. Охрана природы: принципы, проблемы, приоритеты. М.: ВНИИприрода.

Лесистость. Национальный атлас России. Т. 2. Природа. Экология. М.: Роскартография, 2007.

Мир в цифрах 2005: Карманный справочник. М.: ЗАО «Олимп-Бизнес», 2005: 340.

Медоуз, Д., Рандерс, Й., Медоуз, Д. 2007. Пределы роста. 30 лет спустя / пер. с англ. М.: ИКЦ «Академкнига».

Одум, Ю. 1986. Экология: в 2 т. М.: Мир.

Портнов, А. 2008. Марсианские хроники. Государственное управление ресурсами.

Снакин, В. В. 2008. Экология и природопользование в России: энциклопедический словарь. М.: Academia.

Сывороткин, В. Л. 2010. Странное потепление. Государственное управление ресурсами 4(58): 22–32.

Трифонов, О. В. [Б. г.] Почему вымирают виды? К 150-летию выхода книги Ч. Дарвина «Происхождение видов…». Интернет-источник.

Чайковский, Ю. В. 2006. Наука о развитии жизни. Опыт теории эволюции. М.: Т-во научн. изданий КМК.

Meadows, D. H., Meadows, D. L., Randers, J., Behrens, W. W. 1972. The Limits to Growth. N. Y.: Universe Books.

Robinson, A. B., Robinson, N. E., Soon, W. 2007. Environmental Effects of Increased Atmospheric Carbon Dioxide. The Journal of American Physicians and Surgeons 12(3): 79–90.

АНТРОПОГЕННЫЕ ЭКОСИСТЕМЫ НА ПРИМЕРЕ ИНДУСТРИАЛЬНО-ГОРОДСКИХ

ЭКОПОЛИТИКА ДОНЕЦКА

Для информационного насыщения этого раздела использованы материалы сайта Донбасского географического общества: http://dongeosociety.ru   Рекомендуем ознакомиться со всеми разделами сайта.

Автор-разработчик – Роман Владимирович Кишкань.