Законы системы человек — природа

Прежде всего, существует ли такая система? Как система взаимосвязей, безусловно. Тип ее.— «потребитель — корм», или в приложении к человечеству «потребитель — ресурсы». С точки зрения характера взаимоотношений человек выступает как «разумно-неразумный паразит»: по угрозам глобальных последствий и результатам локальных экологических катастроф, а также по общему ходу процесса разрушения среды обитания (см. закон шагреневой кожи, разд. 3.15) он неразумен, но по декларируемому стремлению к сохранению этой среды он разумен. Пока в одних случаях благие пожелания и естественные механизмы приводили к относительному равновесию в системе взаимоотношений человек — природа, в других — к дисбалансу в ней.
Полное уничтожение отдельных видов, экосистем и увеличение темпов опустынивания делает человека неразумным потребителем. Одновременно нынешняя скорость роста его популяций может быть охарактеризована как аномальная. Специалисты показывают, что общая численность людей превышает допустимую от 3 до 10 раз. Естественно, допустимость определяется не по биологическим потребностям человека в пище и т. д. (см. главу 7), а по качеству жизни, достойному конца XX века, и тому удельному давлению на среду, которое возникает при стремлении к обеспечению этого качества существования.
Как аргументированно показал В. Г. Горшков в цитированной в предыдущем разделе книги, биологически человек на предисторической фазе развития уже отличался от всех других соразмерных млекопитающих исключительной подвижностью, как правило проходя в сутки по меньшей мере вдвое большее расстояние, чем они. Люди жили в условиях энергетической недостаточности, охраняли вынужденно огромную кормовую территорию, в пределах которой постоянно или периодически кочевали. При этом однако они весьма долгое время оставались в рамках очень скромного энергетического лимита (рис. 3.8).
Переход к пастбищно-кочевому скотоводству и подсечно-огневому земледелию привел к удвоению энергозатрат и в варианте замены собирательства кочевым скотоводством малой экономией площадей, тогда как подсечно-огневое земледелие территориально эффективней на 2 — 3 порядка. Это позволило снизить подвижность человека, что в свою очередь создало предпосылки для формирования общества со свойственным ему разделением функций, культурной специализацией. Но этот процесс должен был иметь адекватный ответ в природных механизмах. Уже на фазе примитивного охотничьего промысла выработались приемы выжигания угодий для более быстрого роста трав и потому привлечения животных (биотехническая революция). Сукцессионно зрелые экосистемы, изначально бывшие основой для собирательства, постепенно исчезали и их сменяли производные ценозы. Последние продуктивнее климаксовых, но имеют совершенно иные экологические характеристики (разд. 3.8 и 3.9).

Рис. 3.8. Исторические изменения во вложении антропогенной энергии для получения пищи и удельного пространства, необходимого для прокормления одного человека: 1 — собирательство (la) и первобытная охота и рыболовство (1б); 2 — первобытное пастбищно-кочевое скотоводство (2а) и подсечно-огневое земледелие (2б); 3 — традиционное пастбищное скотоводство (За) и традиционное земледелие с использованием рабочего скота (3б); 4 — стойловое скотоводство (4а) и современное земледелие (4б). По горизонтали — длительность периода доминирования хозяйства данного типа в годах; по вертикали — количество энергии в Вт на 1 чел. Незаштрихованные столбики — площадь в га, необходимая для прокормления одного человека (по данным В. Г. Горшкова, 1990)

Следующий этап исторического развития человечества и его взаимоотношений с природой характеризуется резким снижением потребности в земле для прокормления одного человека, но новым удвоением энергозатрат и дальнейшим сукцессионным омоложением экосистем. К тому же многовидовые ценозы все в большей степени сменяются пастбищными олигокультурами и земледельческими монокультурами. Агросистемы теряют свойство стабильности и устойчивости, то же происходит с домашними животными и культурными растениями. Природная среда постепенно вытесняется квазиприродными образованиями. Современным историческим финалом является переход на эксплуатацию предельно омоложенных экосистем и даже от естественного к искусственному плодородию почв. Экосистемные методы допинга с помощью сукцессионного омоложения были исчерпаны. Это привело к резкому скачку энергозатрат, увеличившихся в 5 — 50 (в среднем около 20) раз. Рост биологической продуктивности за счет омоложения природных систем закончился. Дальнейшее увеличение вложения антропогенной энергии в земледелие ведет к разрушению природных структур, что делает очевидным вывод о необходимости перехода к закрытым системам земледелия, его индустриализации. Другим способом увеличить эффективность сельскохозяйственного производства невозможно. Если человечество в течение длительного времени пользовалось результатами действия правила исторического роста продукции за счет сукцессионного омоложения экосистем, то теперь этот путь интенсификации закрыт. Отсюда возможность и необходимость сокращения размеров эксплуатируемых территорий. В. Г. Горшков полагает, что необходимо десятикратное их сокращение и доведение «полностью искаженной биоты» до 1 % от площади суши (с. 24 цитированной книги).
«Платой» за снижение подвижности человеческих популяций стало все большее «вгрызание» в литосферу, извлечение для хозяйственных нужд ранее эволюционно депонированной углекислоты и вообще органики: нефти, углей, газа и т. п. Допинг внешней (механической и химической) энергии — тот предел, за которым следует разрушение экосистем даже в трансформированном в агросистемы виде. Человечество уже использовало практически все резервы для интенсификации жизни и получения дополнительной урожайности в открытом грунте. Теперь необходимо переходить от эксплуатации открытых систем к использованию условно закрытых искусственных образований. Сукцессионно они «нулевого» возраста.
Ход исторических изменений связей между природой и человеком приводил к одновременным переменам в природе и в формах хозяйства. Очевидно, формы хозяйства менялись вследствие тех затруднений, которые проистекали от перемен в природе. В свою очередь перемены в хозяйстве вызывали цепные реакции в природе. Эта постоянная обратная связь получила название закона бумеранга, или закона обратной связи взаимодействия человек — биосфера П. Дансеро (1957), иначе — четвертого закона Б. Коммонера (1974): «ничто не дается даром». Среднее из перечисленных названий этого закона касается главным образом локальных процессов, два крайних — глобальных. По Б. Коммонеру, «...глобальная экосистема представляет собой единое целое, в рамках которого ничего не может быть выиграно или потеряно и которое не может являться объектом всеобщего улучшения: все, что было извлечено из нее человеческим трудом, должно быть возвращено. Платежа по этому векселю нельзя избежать; он может быть только отсрочен»*.

Неизбежность платежей подчеркивается также законом незаменимости биосферы. Его так или иначе формулировали многие авторы, начиная с В. И. Вернадского, а до него в менее четкой форме — Д. П. Марша и Э. Реклю. Приведу категоричные формулировки из книги В. Г. Горшкова: «Нет никаких оснований для надежд на построение искусственных сообществ, обеспечивающих стабилизацию окружающей среды с той же степенью точности, что и естественные сообщества. Поэтому сокращение естественной биоты в объеме, превышающем пороговое значение, лишает устойчивости окружающую среду, которая не может быть восстановлена за счет создания очистных сооружений и перехода к безотходному производству... Биосфера... представляет собой единственную систему, обеспечивающую устойчивость среды обитания при любых возникающих возмущениях... Необходимо сохранить естественную природу на большей части поверхности Земли, а не в генных банках и ничтожных по своей площади резерватах, заповедниках и зоопарках» (с. 221 — 222).
Незаменимая биосфера до поры до времени работала в рамках принципа Ле Шателье — Брауна (разд. 3.2.3.), что для этой фазы эволюции сформулировано в виде закона обратимости биосферы П. Дансеро (1957): биосфера стремится к восстановлению экологического равновесия тем сильнее, чем больше давление на нее: это стремление продолжается до достижения экосистемами климаксовых фаз развития. Фактически это повторение закона стремления к климаксу (разд. 3.10) в приложении к взаимоотношениям типа природа — человек. Однако П. Дансеро тогда же сформулировал закон необратимости взаимодействия человек — биосфера: возобновимые природные ресурсы делаются невозобновимыми в случае глубокого изменения среды, значительной переэксплуатации, доходящей до поголовного уничтожения или крайнего истощения, а потому превышения возможностей их восстановления. Именно такова фаза развития системы взаимоотношений человек — природа в наши дни. Современная цивилизация и культура не обеспечивают стабильных условий существования на Земле ни жизни, ни человека как ее части.
Эта констатация требует формулировки правила меры преобразования природных систем: в ходе эксплуатации природных систем нельзя переходить некоторые пределы, позволяющие этим системам сохранять свойство самоподдержания (самоорганизации и саморегуляции) и обычно ограниченные заметным изменением природных систем трех сопряженных уровней иерархии (надсистем рассматриваемой системы). Поскольку это свойство и саморегуляция природных систем поддерживается двумя ме-занизмами — соотношением экологических компонентов внутри системы и взаимодействием пространственно выраженных подсистем, систем того же уровня и надсистем в их иерархии, то сформулированное правило справедливо для обоих этих механизмов. Надсистема более высокого (четвертого и выше) уровня иерархии, как уже было упомянуто, может поддерживать некоторые подсистемы разрушенной системы низшего уровня, но не восстанавливать их. Например, черноземы, возникшие в результате зонального биогеоценотического процесса в лугостепях и лесостепях, после их распашки зонально поддерживаются, но постепенно деградируют, сохраняя при этом тенденцию к восстановлению лишь при создании естественных условий их образования, т. е. нижних уровней природных надсистем.
Из правила меры преобразования природных систем следует ряд выводов:
1. Единица (возобновимого) ресурса может быть получена лишь в некоторый, определяемый скоростью функционирования системы (и их иерархии), отрезок времени. В течение этого отрезка нельзя переходить рубежи ограничений, диктуемых всеми теоремами экологии, изложенными в предыдущих разделах этой главы.
2. Перешагнуть через фазу последовательного развития природной системы с участием живого, как правило, невозможно (см. закон последовательности прохождения фаз развития, разд. 3.2.2).
3. Рационально проведение хозяйственных мероприятий лишь в рамках некоторых оптимальных размеров, выход за которые в меньшую и большую стороны снижает их хозяйственную эффективность (закон оптимальности, разд. 3.2.1).
4. Преобразовательная деятельность не должна выводить природные системы из состояния равновесия путем избытка какого-то из средообра-зующих компонентов, т. е., если это необходимо, требуется достаточная компенсация в виде относительно непреобразованных природных систем, например, оптимальная лесистость и т. п. (см. разд. 3.9.1 и главу 5).
5. Преобразование природы (если оно не восстановительное, «мягкое») дает локальный или региональный выигрыш за счет ухудшения каких-то показателей в смежных местностях или в биосфере в целом. (Это также следствие закона внутреннего динамического равновесия и вышеприведенных законов бумеранга и необратимости взаимодействия человек — биосфера).
6. Хозяйственное воздействие затрагивает не только ту систему, на которую оно направлено, но и на ее надсистемы, которые, согласно принципу Ле Шателье — Брауна, «стремятся» нивелировать производимые изменения. В связи с этим расходы на преобразование природы никогда не ограничиваются лишь затратами на непосредственно планируемые воздействия. (Этот вывод скоррелирован со следствиями из закона внутреннего динамического равновесия).
7. Природные цепные реакции никогда не ограничиваются изменением вещества и энергии, но затрагивают динамические качества систем природы. Это также прямой вывод из закона внутреннего динамического равновесия.
8. Вторичное постепенно сложившееся экологическое равновесие, как правило, устойчивее, чем первичное, но потенциальный «запас преобразований» (т. е. будущих их возможностей) при этом сокращается. Это следует также из группы обобщений раздела 3.9.2.
9. Несоответствие «целей» естественно-системной регуляции в природе и целей хозяйства может приводить к деструкции природного образования (т. е. силы природы и хозяйственных преобразований при большей величине последних в ходе противоборства сначала «гасят» друг друга, а затем природная составляющая начинает разрушаться). Вывод коррелирует с законом необратимости взаимодействия человек — биосфера.
10. Технические системы воздействия в конечном итоге (в длительном интервале времени) всегда менее хозяйственно эффективны, чем направляемые естественные. Этому вопросу в значительной мере посвящен раздел 3.14. Здесь мы обратим лишь внимание на принцип естественности, или правило старого автомобиля: со временем эколого-социально-экономическая эффективность технических устройств, обеспечивающих «жесткое» управление природными системами и процессами, снижается, а экономические (материальные, трудовые, денежные) расходы на их поддержание возрастают. Кажется, достаточно понятно, что дряхлеющие технические устройства в конечном счете становятся нерентабельными и их необходимо заменять. В то же самое время самовозобновляющиеся и саморазвивающиеся природные системы представляют из себя «вечный» двигатель, не требующий экономических вложений до тех пор, пока степень давления на них не превышает их возможностей к восстановлению. Еще раз к принципу естественности мы обратимся в разделе 3.14.
В силу того, что антропогенное преобразование природных систем имеет достаточно четкие ограничения, выявляются некоторые более частные закономерности. Первое из этих обобщений — закон убывающей отдачи А. Тюрго — Т. Мальтуса. В современной трактовке его формулировка должна быть следующей: повышение удельного вложения энергии в агросистему не дает адекватного пропорционального увеличения ее продуктивности (урожайности). Длительные споры вокруг этого закона окончились тем, что он стал азбучной истиной сельскохозяйственной экологии. Падение энергетической эффективности сельскохозяйственного производства общеизвестно*.

К закономерностям подобного рода мы снова вернемся в разделе 3.14. Сейчас лишь напомним, что среднее соотношение вложения энергии и энергии урожая (эксергия) в сельском хозяйстве США в 1910 г. составляло 1:1, а с 70-х гг. оно подошло к 10:1. Это явление связано с заменой ручного труда механическим, а естественного плодородия почв искусственным. Кроме того, увеличение урожаев требует сдвига в соотношении экологических компонентов, подавлении в агросистеме консументов и активизации продуцентов, что дается только значительным вложением энергии. В силу непропорциональности соотношения экологических компонентов при их количественном изменении (см. закон оптимальной компонентной дополнительности и весь раздел 3.9.1), это вполне закономерно.
Обратные связи изложенных выше закона бумеранга и правила меры преобразования природных систем дают природную подоснову закона, или правила демографического насыщения: в глобальной или регионально изолированной совокупности количество народонаселения всегда соответствует максимальной возможности поддержания его жизнедеятельности, включая все аспекты сложившихся потребностей человека. Фактически это отражение законов максимального «давления жизни» (разд. 3.4.1) и давления среды жизни, или закона ограниченного роста (разд. 3.5.1). Однако человечество создает давление на среду не столько биологически, сколько техногенно. Вместо демографического насыщения как такового возникает насыщение разрушительной техникой, поэтому правило может быть названо принципом технико-социально-экономического насыщения. Человеку же как живому существу отводится место страдающей стороны.
Фактически сейчас в мире наблюдается не демографическое насыщение, а с учетом всех потребностей человека, чрезвычайное перенасыщение (глава 7). Несоблюдение правила демографического насыщения дает резкий дисбаланс в системе взаимоотношений человек — природа. К этому сдвигу равновесия может добавиться воздействие группы биоэкологических факторов, зависящих от плотности видового населения. Теоретически возможна ситуация, когда оба ограничивающих механизма реализуются одновременно, и произойдет демографическая катастрофа. Однако исходя из той же теории, это может и не произойти в случае достаточно быстрого включения действия правила ускорения исторического развития: чем стремительнее под воздействием антропогенных причин изменяется среда обитания человека и условия ведения им хозяйства, тем скорее по принципу обратной связи происходит перемена в социально-экологических свойствах человека, экономическом и техническом развитии общества (знак процесса может быть положительным и отрицательным). Поскольку производительные силы общества опосредуют связь между природой и обществом, (при этом человек входит как в первую, так и во второе), а антропогенные воздействия являются движущей силой в действии закона ускорения эволюции и быстро меняют среду развития самого общества, трехчленная система «природа — производительные силы — производственные отношения» развивается с тенденцией к самоускорению процессов. В ответ на ухудшающиеся показатели среды жизни возникают механизмы, стремящиеся ее улучшить (смена поколений техники, ресурсосберегающее наукоемкое производство, демографическое регулирование — см. главу 6).
Вопрос лишь в том, насколько ускорение исторического развития человечества будет соответствовать сбою в действии правила демографического насыщения и принципа Ле Шателье — Брауна (разд. 3.2.3). Пока историческое развитие явно отстает, и это создает реальную опасность для благополучия людей. Очень значимо также общесистемное правило (закон) равновременности развития (изменения) подсистем в больших системах (разд. 3.2.2). Если наиболее развитые страны мира выйдут на качественно новый уровень и «подтянут» остальные менее развитые страны, то ситуация может миновать острый кризис и не перерасти в катастрофу. Но для этого необходимо включение ряда новых глобально-политических, правовых и экономических механизмов, некоторые из которых упомянуты в главе 6. Понадобится и широкое осознание действия ряда принципов, изложенных в разделе 3.15. Сейчас положение очень зыбкое, и многие специалисты полагают, что человечество, если оно хочет сохранить цивилизацию, должно решить экологические проблемы в ближайшие десятилетия. Угрозы растут, чего нельзя сказать о способности людей их устранять.