Читаем Профиль равновесия онлайн бесплатно

«Причины малы, а последствия велики. Достаточно одного щелчка, чтобы нарушить равновесие в природе», — пишет французский ученый Р. Гейм в книге «Путешествие натуралиста вокруг света».

Десятки тысяч лет люди пользовались богатствами природы, не подозревая, что все глубже и глубже вмешиваются в ход естественных процессов, все больше затрагивают весьма зыбкое равновесие, столь необходимое для существования жизни на нашей планете.

Всходило и заходило солнце. Тучи проливались дождем или осыпали землю пушистым снегом. Чередовались времена года, весной травы и деревья оживали, а осенью погружались в долгий сон, люди ловили рыбу, охотились, собирали съедобные коренья и плоды. Пахали, сеяли, снимали урожай, разводили домашних животных.

Привычный и размеренный ход природных явлений иногда нарушался бурями, землетрясениями, опустошительными наводнениями или страшными засухами. Гибли посевы, уходили дикие звери, исчезала рыба. Дым пожаров неделями и месяцами стоял над лесными массивами. После буйства огня оставались бесплодные, выжженные земли. С течением времени катастрофы стали более частыми и губительными, к стихийным невзгодам прибавились бедствия, прямо или косвенно вызванные делами человека. Но слишком мало было тогда известно о законах природы, чтобы правильно объяснить причины тех или иных отклонений от нормы, связать их с хозяйственной деятельностью людей.

Красив и безмятежен влажный пойменный луг. Под лучами жаркого солнца тянутся кверху злаки, нарядно пестреют синие головки колокольчиков, белые венчики поповника. Какие события могут нарушить покой этого растительного сообщества? Пройдет человек, сомнет траву, через час-два стебли поднимутся. Нарвет букет — что ж, луг богат цветами, не убудет. Выйдет на утренней заре олень пощипать аппетитную, блестящую от росы траву — тоже не беда. Через неделю трудно найти место, где пасся зверь, оно «затянется», зарастет побегами оставшихся растений. Все как будто бы очень просто. Но простота здесь чисто внешняя. Недаром русский ученый-естествоиспытатель К. Рулье в середине прошлого века писал, что неиссякаемым объектом наблюдений для ученого может стать жизнь простой придорожной лужи. Все зависит от глубины наблюдений и научных методов.

Так и на нашем лугу. Вооружившись специальными приборами и методиками, мы прежде всего «откроем» колоссальную сложность процессов жизнедеятельности растений. Узнаем, как в их листьях солнечная энергия превращается в органическое вещество. Обнаружим закономерности обмена веществ внутри организмов и во взаимоотношениях с окружающей средой, с ее, как говорят экологи, абиотическими (неживыми) факторами — почвами, влажностью, температурой…

Далее мы выявим закономерности распределения растений в пространстве и еще раз убедимся в верности простого житейского вывода о том, что они не встречаются «где попало», а связаны с определенными участками ландшафта, с конкретными условиями среды.

Нетрудно также заметить, что определенным сообществам растений соответствует свой «набор» животных и что группировки растений (фитоценозы) и животных (зооценозы) вместе образуют достаточно типичные и устойчивые общности — биоценозы.

Если мы посмотрим теперь на участок нашего луга не как на простую сумму растений и животных, а как на природное единство, сформировавшееся на основании определенных закономерностей и сохраняющееся благодаря им же (а иного взгляда и быть не может), то представления о мнимой простоте быстро исчезнут. Мы обнажим голову перед мудростью природы — и окажемся правы.

К. Маркс и Ф. Энгельс в своих трудах много раз указывали на существование теснейших взаимосвязей между обществом и природой. Они предостерегали от игнорирования природных законов, от произвола по отношению к природе. Призывали помнить, что власть человека над ней не безгранична. Человек по-настоящему властвует над природой, только когда, глубоко познав ее законы, постоянно опирается на них в своей практической деятельности.

За последнее столетие наука сделала огромный рывок, за это время мы узнали о жизни Земли больше, чем за всю предыдущую историю человечества. Благодаря трудам многих ученых, и в особенности в результате исследований гениального провидца академика В. Вернадского, создано учение о живой оболочке Земли — биосфере, раскрыты закономерности круговорота веществ в ней. Наука установила, что процессы, протекающие в биосфере, включают в себя сотни и тысячи химических циклов. В далекой древности, когда еще человек не вмешивался в дела природы, циклы были замкнутыми, основанными на постоянном круговороте вещества и потоков энергии. Понимание этого стало поворотным пунктом в развитии наук о Земле.

Но производительные силы за нынешний век развивались невиданными темпами, воздействие человека на биосферу становилось все более сильным.

В древности человеку для удовлетворения всех потребностей было необходимо 18 химических элементов, в XVII веке — 25, в XIX — 47. В середине текущего столетия нам требовалось 80 элементов, не считая 11 трансурановых, открытых к 60-м годам.

Ежегодно из земных недр извлекается 100 миллиардов тонн разных горных пород. К концу XX века их будут добывать уже не менее 600 миллиардов тонн. Неудивительно, что многие биогеохимические циклы оказались нарушенными, «разомкнутыми». Огромное количество новых веществ, появившихся в результате деятельности человека, оказалось вне естественного круговорота вещества и энергии.

Как нередко бывает, Действие обогнало Знание. Когда наука доказала существование всеобщей взаимосвязанности природных явлений и необходимость всегда и везде принимать во внимание Великое Равновесие, многое уже было испорчено или упущено…

Равновесие. Оно разное — простое, сложное, очень сложное, непостижимо сложное. Различны его формы, многообразны механизмы. Оно всегда относительно, подвижно, изменчиво, скрыто в глубинах процессов и явлений.

Английский эколог Ч. Элтон, уже став известным ученым, пленился однажды видом небольшого луга в окрестностях Кембриджа. Пленился не как любитель красивых пейзажей, а как глубокий исследователь. Возможно, он помнил слова К. Рулье о «научной неиссякаемости» любой придорожной лужи, а может, на него влияла логика развития науки. Во всяком случае, Ч. Элтон решил провести анализ всех форм жизни и экологических связей на изумрудно-зеленом английском лугу. И чтобы полностью осуществить замысел, ученому (конечно, с многочисленными помощниками) понадобилось… 25 лет. Созданный им научный труд считается в экологии — науке о взаимоотношениях организмов со средой обитания — классическим. А между прочим, площадь изучавшегося луга — всего квадратная миля…

Пойменный луг не самый сложный биогеоценоз. Известны сообщества с колоссальным количеством компонентов и чрезвычайным разнообразием внутренних взаимосвязей — например, тропические леса. Все бесчисленные биогеоценозы взаимодействуют между собой, находясь в состоянии относительного равновесия. Наконец, постоянство среды обитания на нашей планете в каждый определенный период ее существования свидетельствует о глобальном равновесии биологических и химических процессов.

Равновесие вытекает из объективных законов природы. Оно отражает реальные свойства веществ и явлений, вступающих во взаимодействие. Без него не могло бы быть постоянства, а без последнего невозможной стала бы и сама жизнь, требующая для себя строго определенных условий. Устойчивость в природе — не равновесие двух одинаковых гирь, положенных на тарелки весов. Здесь все в движении, все состоит из циклов различной длительности, из кругооборота элементов и сложных соединений, из превращений энергии.

Компромиссные, буферные механизмы во взаимодействующих системах позволяют равновесию сохраняться даже при значительном изменении условий — внешних и внутренних. Познать до конца его причины и механизмы — значит глубже проникнуть в законы природы, взять в свои руки управление ими.

Английский ученый Д. Марш, автор первой фундаментальной книги о воздействии человека на природу, вышедшей в Лондоне более ста лет назад, высказал примечательную мысль. По его словам, деятельность людей приводит к рубежу, за которым необратимо нарушается природное равновесие, в то время как отклонения, возникшие под влиянием животных, имеют временный характер. Без вмешательства человека через определенное время все вновь станет на свои места.

Общеизвестен пример с триединством: лес, дикие копытные животные и крупные хищники. Олени и лоси объедают побеги деревьев, кустарников, траву. В свою очередь, на копытных охотятся волки, медведи, тигры, рыси. Когда оленей и лосей становится слишком много, они сильно повреждают лес. Но копытные «вскармливают» хищников, тех также становится больше нормы, и постепенно они притормаживают рост стада. Наступает суровая зима, выпадает глубокий снег, наст ограничивает свободу передвижения оленей и лосей, и хищники уничтожают большинство из них. Лес на некоторое время «вздыхает свободно», залечивает раны, а численность хищных зверей быстро скатывается вниз: они подорвали свою кормовую базу и теперь «расплачиваются» за это.

Между тем копытные, освободившиеся, как говорят экологи, из-под пресса хищников, постепенно восстанавливают прежнее поголовье. Все начинается сначала.

Не правда ли, такое равновесие можно в какой-то мере сравнить с колебаниями маятника? Лишь мгновение бывает он в «нормальном» положении, посредине двух крайних точек: Но амплитуда маятника определенна, его колебания почти одинаковы, поэтому мы имеем право говорить об относительном равновесии.

Что же происходит, когда в триединство: лес, копытные, хищники вклинивается человек?

Один из авторов этой книги несколько лет работал в Воронежском заповеднике и был свидетелем большого бедствия, постигшего тамошнее стадо оленей.

Эти звери появились в Уманском бору после Великой Октябрьской революции. Их выпустили на волю из зверинца принцессы Ольденбургской, большой любительницы природы и охоты (ее замок до сих пор высится над обширной поймой Воронежа, на окраине поселка Рамонь). После организации резервата численность животных стала увеличиваться. Научные сотрудники, егеря охраняли и подкармливали оленей, а их естественных врагов — волков — истребляли.

И вот в середине 50-х годов сложилось положение, хорошо известное в экологической науке: уничтожив волков, человек не сумел полностью «заменить» их и взять контроль над стадом в свои руки. Оленей отлавливали, но недостаточно. Их развелось много, очень много, на тысячу гектаров — в среднем более 25 животных. Они съели наиболее доступные корма и стали голодать. Люди не замечали этого, они гордились постоянным ростом стада копытных. И трагедия наступила.

В 1965 году необычно рано выпало много снега. А в конце декабря установился антициклон: больше месяца температура воздуха была около 30 градусов мороза. Олени встретили зиму недостаточно упитанными (не уродились желуди, на которых они обычно откармливались осенью). Глубокий снег ограничил их передвижение. Голодные звери выходили к дорогам, к человеческому жилью, собирали клочки сена.

Работники заповедника, население поселков, окружающих заповедник, пришли на помощь бедствующим оленям, спасли многих животных. Но велик был и урон. Маятник слишком далеко качнулся в одну сторону. Разрушив естественное триединство, люди не позаботились о создании триединства искусственного.

«…Первоначально существовавшее в природе равновесие было нарушено с того времени, как человек стал располагать более совершенными техническими средствами, а плотность народонаселения перешагнула известный предел», — пишет автор трагической и в то же время оптимистической книги «До того, как умрет природа», французский профессор Ж. Дорст, один из руководителей Международного союза охраны природы.

«С нашим появлением континенты быстро дряхлеют», — констатирует в «Зеленых холмах Африки» Э. Хемингуэй.

Дать полное представление о Великом Равновесии природы невозможно. Поэтому мы попытаемся показать, как неупорядоченная деятельность человека нарушила отдельные, более или менее значительные, звенья равновесия, изменила кругооборот веществ или энергии в нежелательном для нас направлении.

Все звенья равновесия как зерна в четках: каждое — первое, и оно же последнее. Не будем стараться найти конец и начало бесконечной цепи природных процессов. Возьмем несколько «зерен».

Существует тепловой баланс Земли, причем его приходная и расходная части должны быть более или менее уравновешенными. То, что это действительно так, доказывает наше с вами присутствие на планете. Если бы она получала значительно больше тепла, чем расходовала, то мы бы, попросту говоря, давно уже поджарились; в противном случае у нас возникли бы серьезные трудности с «отоплением» планеты.

В приходной части естественного теплового баланса прежде всего значится солнечная энергия. Земля получает от Солнца 5 · 10²⁰ больших калорий в год. Немного «подогревает» Землю энергия, выделяемая в процессах естественного радиоактивного распада, в результате вулканических извержений, лесных пожаров и т. д. В расходной части — энергия, постоянно рассеиваемая Землей в мировое пространство.

Конечно, баланс тепла никогда не был абсолютно стабильным и в целом для Земли, и для крупных ее областей. Известны периоды длительного потепления и похолодания, великие оледенения и прочие неприятности, от которых немало натерпелись наши отдаленные предки. Но тогда отклонения были лишь составными частями динамического равновесия. Своим последующим изменением тепловой баланс планеты, как и следовало ожидать, обязан людям. Они сумели значительно «подогреть» атмосферу.

Вплоть до XIX века человек использовал только энергию Солнца, употребляя в пищу растения и животных и сжигая древесину и жиры растительного и животного происхождения.

В настоящее время в США потребление всех видов энергии составляет 10 тысяч ватт на человека в сутки. За 200 лет оно увеличилось в 100 раз и продолжает ежегодно увеличиваться на 2,5 процента! При этом львиную долю составляет сжигание горючих ископаемых. Энергия ежегодно добываемого во всем мире топлива достигла 4,2 · 10¹⁵ больших калорий.

Ученые подсчитали, что, если численность населения Земли возрастет до 10 миллиардов, а потребление энергии достигнет современного уровня США, ее мировое производство составит колоссальную величину: 110 миллионов мегаватт в год! Угрожает ли такой рост нарушению общего теплового баланса атмосферы? Сам по себе скорее всего нет, производимая энергия будет все-таки в 1000 раз меньше той, которую Земля рассеивает в мировое пространство.