Непослушное дитя биосферы

Дольник Виктор Рафаэльевич

Тем, кто любит графики, нарисованная схема позволит сразу понять основы изменений численности популяции. Небольшая популяция животных или растений, оказавшись в условиях избытка биологических ресурсов, размножается с большой скоростью и численно возрастает взрывообразно (экспоненциально). Численность популяции по инерции «проскакивает» предел емкости среды обитания и частично ее разрушает. Наступает экологический кризис, в течение которого популяция сокращается (коллапсирует), причем по инерции опускается ниже уровня, обеспечиваемого емкостью среды. Емкость среды за это время восстанавливается. Вслед за этим популяция повышает свою численность, приводя ее в соответствие с емкостью среды, и стабилизируется на этом уровне.

Народонаселение

растет не впервые

Рост численности людей в течение последних 3 тыс. лет. Кривая позволяет сделать два вывода: во-первых, население Земли растет экспоненциально; во-вторых, все эти годы процесс подчиняется одному закону. Просто в наше столетие мы вышли на крутую ветвь экспоненты.

Всякий раз, когда емкость среды увеличивалась, — осваивались приемы охоты, возникало земледелие, скотоводство или заселялись новые территории, численность людей возрастала. Нам известно три глобальных периода повышения численности. Первое — в конце плейстоцена, порожденное освоением приемов охоты на крупных животных и быстрым расселением охотников далеко за пределы ойкумены собирателей, почти по всему земному шару. Второе — около 10 тыс. лет назад, после открытия земледелия, позволившего людям увеличить свою численность в 20 — 30 раз. И третье, связанное с начавшейся несколько столетий назад промышленной революцией. Этот период продолжается и в наши дни. Успехи науки и техники позволили увеличить площадь обрабатываемых земель в 2 — 3 раза, а урожайность в 7 раз. Население земли увеличилось в 20 раз.

Изменение численности людей на Земле за более длительное время. Чтобы его можно было нарисовать, применены логарифмические шкалы (каждый шаг на них соответствует десятикратному увеличению величины). Можно видеть, что за свою историю человечество прошло несколько периодов увеличения численности. Первый — при расселении по всей Земле охотников; второй — при распространении традиционного земледелия; третий — за время научно-технической революции. Два последних роста численности достигнуты благодаря использованию новых технологий, позволивших увеличить емкость среды.

Десять тысяч лет назад на Земле было около 10 миллионов людей, к началу нашей эры их стало 200 миллионов; к 1650 г., условному началу промышленной революции, — 500 миллионов; к XIX веку — 1 миллиард, а в начале XX века — 2 миллиарда. Сейчас нас 5 миллиардов, и число это увеличивается каждый год на 1,6%. Чтобы достигнуть первого миллиарда, человечеству потребовалось более миллиона лет. И в этот момент началась промышленная революция. В абсолютных цифрах рост по экспоненте всегда очень впечатляет: второй миллиард был достигнут за 100 лет, третий — за 40, четвертый — за 15, пятый — за 10, а шестой и, возможно, седьмой могут быть достигнуты за оставшиеся до начала третьего тысячелетия годы. Заметьте, что все это время рост строго следовал экспоненте с одними и теми же коэффициентами, т.е. был тем же взрывным что и 200 лет назад. Просто ныне, когда его отрицательные последствия стали очевидны, термин демографический взрыв подхватили гуманитарии и стали играть им, как новым и страшным словом.

Традиционное производство (Древний Египет) было основано на симбиозе человека с несколькими видами животных, растений и бактерий. Это позволило резко увеличить емкость среды, привело к высокой плотности людей в очагах цивилизации и повысило рождаемость.

Торможение началось

До 70-х годов XX века количество людей вырастало на 2% в год, удваиваясь каждые 35 лет. Теперь темп прироста снизился до 1,6% в год. Производство пищи на Земле росло на 2,3% в год, удваиваясь каждые 30 лет. Теперь этот темп тоже снизился до 2,1% в год. Численность человечества, как и всякого биологического вида, строго следует за изменением количества пищи — главного показателя биологической емкости среды. Емкость нашей среды увеличивается не сама по себе, это делает человек, распахивая новые земли, выводя более урожайные сорта, внося удобрения, применяя ядохимикаты. С каждым годом повышать суммарный урожай на Земле становится все труднее. Производство пищи на Земле сейчас растет на 2% в год; чтобы получить такой прирост, приходится увеличивать потребление энергии на 5%, забор воды для орошения — на 7%, производство удобрений — тоже на 7%, а ядохимикатов — даже на 10% в год. Эти титанические усилия истощают ресурсы, разрушают среду и все более ее загрязняют.

Такой рост производства возможен только потому, что человек интенсивно использует запасы угля, нефти,

газа и минерального сырья, накопленные за всю предшествующую историю биосферы. Запасы эти конечны и невозобновимы. Поэтому нынешняя почти безграничная мощь человечества конечна во времени. Если спросить биолога, что произойдет, когда ресурсы кончатся, он должен ответить однозначно: разрушение среды обитания, падение производства пищи (т.е. глобальный экологический кризис), а вслед за ними — сокращение человечества до уровня, который будет обеспечен возобновимыми ресурсами. Так случилось бы с любым видом. Но человек очень изобретателен, и поэтому утверждать, что численность людей сократится до первобытного уровня, мы не рискуем. С другой стороны, и расти бесконечно она не может. В условиях исчерпания энергоресурсов неизбежно будет происходить сокращение численности людей, коллапс. Его темп в первую очередь определит темп падения производства пищи.

На сколько человек рассчитана Земля?

Оказывается, на этот несколько странный вопрос экологи могут ответить вполне определенно. Дело в том, что в устройстве биосферы соблюден простой закон, связывающий размеры тела потребляющих органическую пищу видов с их численностью. Главную роль в потоках вещества и энергии в биосфере играют мелкие организмы, а крупные — лишь незначительную, вспомогательную, как это видно на рисунке. Основные потребители продукции в биосфере — микроскопические бактерии, грибы и простейшие. За ними следуют мелкие животные — черви, моллюски, членистоногие. На диких позвоночных животных (земноводных, пресмыкающихся, птиц и млекопитающих) предусмотрен 1% продукции биосферы. Человек со своими домашними животными должен входить в эту группу. А это значит, потреблять менее 1%. Если подсчитать вместе потребление людей, их скота и изъятие леса, то оказывается, что оно составляет 7% продукции биосферы, т.е. мы вышли далеко за пределы того, что в биосфере отведено для группы крупных потребителей. Человек нарушил биосферную закономерность, внес в нее возмущение.

Кому сколько «положено» потреблять в биосфере. Тут действует закон: чем мельче виды, тем больше должны перерабатывать продукции биосферы. Черным столбиком показано, сколько потребляет современный человек (вместе со своими домашними животными и заготовкой древесины). Видно, что мы превысили долю, отведенную в биосфере всем позвоночным животным.

Но биосфера — саморегулирующаяся система, и она стремится вернуть численность людей к дозволенному уровню. А он в 25 раз ниже современного — 200 миллионов на всю планету. Вымирание нужных человеку животных и растений, падение продуктивности самых ценных для нас экосистем, невключение в биосферные круговороты производимых нами загрязнений — все это мы должны понимать как результат обратной связи, действие биосферного механизма, стремящегося ограничить рост потребностей людей. Пока человек вооружен ископаемыми источниками энергии, у него сохраняется возможность противостоять давлению биосферы. Но, когда эти источники кончатся, неограниченно долгое стабильное существование человека может обеспечить только солнечная энергия. Эту энергию частично можно получать прямо в энергетических установках, частично с помощью растений, перерабатывая их продукцию в горючее, и частично в форме урожая, поедаемого людьми и домашними животными. При этом удается использовать без ущерба для биосферы около 1% мощности биосферы. Это в 10 раз меньше современного энергопотребления человечества. За счет такого постоянного и возобновимого источника энергии смогут жить 500 миллионов человек, если они будут потреблять на душу столько же энергии, сколько ее потребляется сегодня.

Что такое демографический коллапс и как с ним будут бороться?

Снижение численности населения может произойти в силу нескольких причин. Во-первых, решающим фактором способен стать голод, вызванный сокращением пищевых ресурсов. Этот механизм хорошо известен человечеству, он и сейчас «работает» в некоторых странах. На планете только 500 миллионов человек имеют полноценную пищу в избытке, а 2 миллиарда человек питаются плохо и голодают. Ежегодно от голода умирают 20 миллионов. Численность же человечества увеличивается на 200 миллионов в год. Если количество умирающих от голода возрастет на порядок, прирост населения остановится, а если еще больше, то начнет сокращаться. При этом люди будут умирать «где-то далеко и нечасто», поэтому широкое сообщество могло бы даже сделать вид, будто ничего не замечает. Это самый «естественный» вариант коллапса.

Второй вариант небиологический: одна из ядерных стран попытается захватить остатки невозобновляемых ресурсов, а другие начнут с ней ядерную войну. Именно к критическому моменту демографического взрыва человечество накопило атомное оружие в таком количестве, которого достаточно для того, чтобы в любой момент довести себя до сколь угодно малой численности. Случайное ли это совпадение или безжалостное проявление неких законов эволюции, пусть гадают философы. Есть надежда, что, как ни примитивно мышление политиков, они все же не допустят постановки этого сценария.