Основы геоэкологии. Часть I. Экосфера (Г. Н. Голубев, 2013)

I.1. Основные понятия

Три корня греческого происхождения связываются воедино в слове «геоэкология»: ГЕО/ЭКО/ЛОГ/ия. Корень слова можно рассматривать как иероглиф, обозначающий понятие. В середине находится корень, происходящий от греческого «ойкос», то есть «дом». Это дом для живых существ разных уровней: видов, их комбинаций, складывающихся в экосистемы, биомов как крупных пространственных биологических систем, и всей совокупности живого вещества Земли, составляющего биосферу. В данном случае имеются в виду взаимоотношения и взаимосвязи как внутри «дома», так и между «домом» и окружающим его миром. Отсюда основа геоэкологии: исследование Земли как системы, с особым интересом к глобальным (общемировым) вопросам, неизбежно находящимся в пересекающихся сферах как естественных, так и общественных наук.

Это «дом» и для человеческого общества с самого начала его возникновения. Однако в последнее время, в особенности в последние десятилетия, человечество превратилось в столь мощную, стихийную, общемировую силу, что оно не просто живет в своем доме, но и своими действиями преобразует его, вплоть до разрушения отдельных его компонентов. Важность понятий, стоящих за корнем «ойкос» и связанных с человечеством, в историческом масштабе времени экспоненциально возрастает. Антропогенные воздействия все в большей степени приобретают необратимый и даже катастрофический характер. Слово «экология» стало преимущественно отражать комплекс взаимоотношений человека и природы. Первое значение этого слова, используемое еще с 1866 г. Э. Геккелем, обозначает раздел биологии, исследующий взаимозависимости между живыми существами и их окружением.

Корень «гео» в слове «геоэкология» восходит к греческой богине Земли Гее. Он традиционно охватывает науки о Земле, подчеркивая их единство и взаимозависимость. Корень «гео» ставит на первое место Землю в целом, подчеркивая необходимость понимания, прежде всего, общеземных, глобальных процессов, а затем уже на этой базе явлений более низкого иерархического уровня, относящихся к отдельным регионам и местностям.

В простейшем случае корень «гео» как бы представляет неживую природу, в то время как корень «эко» обозначает ее живую часть. В этом смысле комбинация «геоэко» фактически отражает единство неживой и живой природы. Комбинация «геоэко» напоминает также о зависимости состояния нашего «дома», то есть Земли, от деятельности человека.

Корень «логос» обозначает науку, или изучение чего-либо, и в естественных, и в общественных науках, и в таком смысле чрезвычайно широко употребляется.

Геоэкология имеет дело не с Землей в целом, а лишь с относительно тонкой поверхностной оболочкой, где пересекаются геосферы (атмосфера, гидросфера, педосфера, литосфера и биосфера) и где живет и действует человек. Из имеющихся нескольких названий этой комплексной оболочки термин экосфера наиболее точно отражает ее суть и потому является наиболее подходящим, хотя и пока не общепринятым.

Экосфера – это всемирная область интеграции геосфер и общества. Геоэкология – междисциплинарное научное направление, изучающее экосферу как взаимосвязанную систему геосфер в процессе ее интеграции с обществом. Геоэкология появилась, когда деятельность человека стала существенным фактором преобразования Земли. Она основывается на глобальном, общемировом подходе, но на этой основе не меньшее значение имеют проблемы регионального и локального характера.

Число сочетаний понятий и предметов, находящихся в пределах ведения геоэкологии, чрезвычайно велико. В рамках широкого понятия «геоэкология» находятся многие, весьма разнообразные, мультидисциплинарные научные направления и практические проблемы. Неудивительно, что термин «геоэкология» не получил еще общепринятого определения. Потребуется еще некоторое, может быть, значительное время на то, чтобы геоэкология выкристаллизовалась как область научного познания.

В настоящее время складываются два междисциплинарных научных направления, геоэкология и природопользование, переплетенных друг с другом и пока еще слабо дифференцированных.

Природопользование – это междисциплинарное научное направление, исследующее общие принципы использования обществом природных ресурсов и геоэкологических «услуг». При этом в понятие экологических «услуг» входят разнообразные явления, такие как процессы поддержания устойчивости экологических и других природных систем, как механизмы естественной самоочистки природных и природно-техногенных систем от загрязнения, как комплексная роль биологических систем в качестве источника возобновимых ресурсов, резервуара биологического разнообразия, механизма поддержания качества воды и воздуха, объекта наслаждения природой и пр.

Геоэкология и природопользование тесно взаимосвязаны: без понимания процессов (как естественных, так и антропогенных) на глобальном уровне невозможно устойчивое использование природных ресурсов, тогда как без понимания проблем использования ресурсов геоэкология оказывается недостаточной. Основное различие между геоэкологией и природопользованием в том, что первое в большей степени направлено на понимание сверхсложной системы, называемой экосфера, в то время как второе больше ориентировано на рациональное использование ее ресурсов. Можно сказать, что геоэкология в большей степени основана на естественных науках о Земле, в то время как природопользование в такой же степени базируется на экономических науках, но в том и другом случае это междисциплинарные направления, относящиеся и к естественным, и к общественным наукам.

Наряду с понятием «экосфера» существует еще несколько подобных понятий, употребляемых в литературе. Как правило, они плохо определены, и границы между ними нечетки. Это такие понятия, как окружающая среда, природная среда, географическая оболочка, биосфера и др. Поскольку экосфера – это общемировая область интеграции природы и общества, она отличается от понятия «географическая оболочка», в котором на первое место ставится взаимосвязь и взаимодействие природных сфер, или геосфер (атмосферы, гидросферы, педосферы, биосферы и литосферы).

Выражение «окружающая среда» употребляется чаще всех других подобных понятий. В русском языке оно используется для обозначения понятий, отражающих новые междисциплинарные области знания, касающиеся взаимоотношений человека с окружающей его средой. Ему соответствуют: «environment» по-английски и по-французски, «umwelt» по-немецки, «medio ambiente» по-испански, «ambiente» по-итальянски. Часто возникает необходимость образовать прилагательное от словосочетания «окружающая среда». Но, как известно, от двухсловного выражения нельзя образовать соответствующее ему прилагательное. Поэтому в русском языке термину «окружающая среда» соответствует прилагательное «экологический». Это создает определенную путаницу в понятиях. В английском языке ситуация проще: слову «environment» соответствует прилагательное «environmental», отличающееся по смыслу от слова «ecological», происходящего от «ecology».

Как и экосфера, термин «окружающая среда» подчеркивает взаимоотношения общества с окружающей его природой. В отличие от экосферы, где основа – глобальная, а на ее базе возникают локальные задачи, экологические проблемы в понятии «окружающая среда» носят скорее локальный характер, а из них уже выстраиваются глобальные проблемы. Кроме того, в названии «окружающая среда» просвечивают интересы, ориентированные на человека. Часто даже говорят и пишут «окружающая человека среда». Таким образом, понятие «окружающая среда» антропоцентрично, то есть оно ставит в центр нашего мира человека, забывая о том, что человек – это часть природы. Термин «экосфера» более нейтрален или даже биоцентричен.

Если представить окружающую среду в виде двух основных компонентов, естественного и общественного, то термин «природная среда» относится к первому.

Иногда экосферу Земли представляют в виде трех основных компонентов: геосферы, техносферы и социосферы, отражающих, соответственно, природную, техногенную и общественную части единой системы Земля. Такое деление представляется несколько искусственным, механистичным.

Термин «геологическая среда», чаще употребляемый в геологии, отражает интерес и вовлеченность этой науки в геоэкологические проблемы, особенно в проблемы взаимодействия верхних горизонтов литосферы и деятельности человека. Отсюда более корректный термин «экологическая геология».

В литературе, в особенности публицистической и научнопопулярной, часто используется понятие «биосфера» в приложении ко всей совокупности природных явлений и процессов, взаимодействующих с обществом. Термин «биосфера» ближе всего соответствует понятию «природная среда». Он получил широкое распространение благодаря В. И. Вернадскому, который, используя его, справедливо подчеркивал таким образом исключительную роль живого вещества в формировании и функционировании Земли как системы. Однако роль человека в этом термине в явном виде не определена. Кроме того, понятие «биосфера» часто обозначает также сферу живого вещества как одну из геосфер Земли, наряду с литосферой, атмосферой, педосферой и гидросферой, а путаница в основных понятиях нежелательна. В этой книге, как и во многих других публикациях, слово «биосфера» обозначает одну из геосфер Земли.

I.2. Взаимозависимость экосферы и общества

В основе существования общества лежит использование ресурсов экосферы. Они включают как, собственно, природные ресурсы, так и геоэкологические «услуги». К первым относятся полезные ископаемые (нефть, уголь, руды различных металлов, другие минеральные ресурсы), ресурсы биосферы (урожай сельскохозяйственных культур, лесные ресурсы, рыбные, другие растительные и животные ресурсы), почвы, вода, воздух и пр. В результате приложенного труда природа предоставляет человеку основные категории товаров. К их числу прежде всего относятся: продовольствие, одежда, строительные материалы, используемые в медицине растения, дикие прародители домашних растений и животных и пр.

К категории геоэкологических «услуг» можно отнести многочисленные природные механизмы и процессы, объединяемые понятием «системы жизнеобеспечения». Это, например, механизмы естественной самоочистки природных и природно-технических систем от загрязнения и процессы, поддерживающие качество воды и воздуха. К этой же категории относятся естественные экологические системы, отличающиеся разнообразным набором услуг. Например, лесные экосистемы – это резервуар биологического разнообразия, это богатейший источник биологических ресурсов, это мощнейший фактор поддержания качества воды и воздуха.

Опыт последнего времени показывает, что относительная важность и приоритетность объектов природопользования постепенно смещается от природных ресурсов к геоэкологическим «услугам». В дальнейшем мы будем понимать под словом «ресурсы» как, собственно, ресурсы, так и геоэкологические «услуги».

К категориям услуг можно отнести процессы синтеза и деструкции органического вещества, поддержание круговорота воды (гидрологического цикла), относительно устойчивый для данного места климат, сохранение химического состава атмосферы, очистку воды и воздуха от загрязнений, формирование почв и сохранение их устойчивости, опыление диких и культурных растений, поглощение и детоксикацию загрязнителей, накопление и циркуляцию питательных для растений веществ (биогенов). Сюда же относится и наслаждение природой, использование ее в качестве рекреационного ресурса.

На первых этапах своего существования человек собирал плоды экосистем суши (леса, степи, саванны и пр.), съедобные водоросли, моллюсков, ракообразных и др., ловил рыбу и охотился. Это был период, когда человек зависел от ресурсов биосферы и для поддержания своего устойчивого состояния инстинктивно должен был действовать, не нарушая эти ресурсы, а существуя за счет ежегодного прироста биомассы. Охотничье-собирательские, так же как и примитивные скотоводческие и земледельческие, типы хозяйства не выходили за пределы устойчивого использования ресурсов биосферы и практически не влияли на другие геосферы Земли. Для пропитания каждому первобытному охотнику и скотоводу нужна была территория, наибольшая по сравнению с другими видами животных, по некоторым данным до 100 км²/чел. При этом человек ежедневно должен был проходить расстояния, наибольшие по сравнению со всеми другими живыми существами, что предопределило его эволюцию в направлении развития его умственных способностей.

По мере роста численности населения, хотя и весьма не интенсивного, при таком типе хозяйства неизбежно возникали локальные экологические кризисы, когда на определенной территории (или прибрежной акватории) удовлетворяемые потребности человека устойчиво превышали ежегодно возобновляемую часть биологических ресурсов. Кризисы разрешались или через снижение потребления привычного продукта (гибель части населения от голода, миграции населения, полное или частичное переключение на другую пищу и пр.), или же человек начинал потреблять больше, чем данная экосистема могла устойчиво производить, трансформируя или даже полностью преобразуя экосистему. Это оттягивало наступление кризиса, но делало его в конечном итоге более сильным и более катастрофическим. Примером экологического кризиса такого типа были, возможно, события на перигляциальных равнинах умеренного пояса Евразии, когда человек, способствуя исчезновению мамонтов и других крупных животных, лишал себя тем самым источника белковой, высококалорийной пищи.

Дальнейший рост населения и его потребностей не мог быть обеспечен посредством охоты, рыбной ловли и собирательства: этих ресурсов стало недостаточно. Это привело часть человеческого общества к одомашниванию диких животных с постепенной селекцией их пород и, следовательно, к пастбищному скотоводству, а другую часть – вначале к примитивному, но затем ко все более усложняющемуся земледелию. Тем самым человек перешел от относительно устойчивого использования экосферы, мало ее изменяющего, к ее преобразованию.

Открытые ландшафты (степи, саванны, прерии, пустыни и пр.) в основном относятся к аридным областям разной степени засушливости. В их пределах начали возникать расширяющиеся очаги скотоводства, в сильной степени преобразующего исходные природные ландшафты (изменение состава и состояния растительного покрова и состояния почвы вследствие выпаса скота, запланированных или естественных пожаров травы и пр.).

Земледельческий тип хозяйства требует большего увлажнения, и потому очаги земледелия появились на границе лесных и открытых ландшафтов, внутри лесных территорий или же в интразональных ландшафтах (например, речных долинах), способствовавших возникновению орошения. Превращение природных экосистем в пашню – основная линия трансформации ландшафтов при неорошаемом земледелии. При этом происходят очень глубокие преобразования, затрагивающие все компоненты ландшафтов.

Появление скотоводства и земледелия стало важнейшим событием, без которого дальнейшее развитие человеческого общества было бы попросту невозможно. В среднем на одного человека при пастбищном типе хозяйства необходимо приблизительно 10—100 га кормовой территории. При подсечно-огневом земледелии площадь, достаточная для прокорма одного человека, не превышает 10 га. Плотность использования земли при традиционном, «обычном», земледелии порядка 1 га/чел, а при современном высокоинтенсивном земледелии эта величина достигает 0,2 га/чел. Таким образом, число людей на единице обрабатываемой площади, или, иными словами, потенциальная емкость территории, может быть увеличено.

Возникшие скотоводство и земледелие позволили временно разрешить геоэкологический кризис, связанный с дефицитом земельных ресурсов при уровне технологии прошлого. В то же время увеличение потребления человеком ресурсов биосферы и начавшееся преобразование естественных ландшафтов Земли стали первым, очень серьезным шагом в сторону антропогенного преобразования экосферы.

Следующим серьезным шагом в развитии человечества, а также и в антропогенном преобразовании экосферы, стало обращение к ресурсам литосферы, а именно добыча полезных ископаемых. Сначала это были металлические руды, в основном для изготовления орудий труда, а затем во все большей степени и другие полезные ископаемые. Роль полезных ископаемых для человеческого общества все более усиливалась, дойдя до такой степени, что добыча и использование горючих ископаемых (нефть, газ, уголь) стали одним из краеугольных камней современной экономики, но в то же время и одним из важнейших неблагоприятных факторов состояния экосферы.

Развитие промышленности стало следующим важнейшим фактором в антропогенной эволюции экосферы. Промышленность использует продукты литосферы и биосферы, обязательно нуждается в ресурсах гидросферы и при отсутствии специальных мероприятий неизбежно влияет на загрязнение атмосферы и гидросферы. Таким образом, все геосферы Земли становятся подвержены антропогенному влиянию и преобразованию. Для периода развития промышленности обычно характерны локальные геоэкологические кризисы, связанные чаще всего с тем, что выбросы индустриальных отходов в воду или воздух превосходят самоочищающую способность рек или местных воздушных бассейнов.

Локальные и региональные промышленные революции чаще всего сопровождались чрезвычайно тяжелыми экологическими последствиями. К ним относятся, например, лондонские туманы, загрязнение Рейна и озера Эри, тяжелая экологическая ситуация в старопромышленных районах России и др. Художественная литература Х!Х и начала ХХ века содержит много примеров таких ситуаций. Не следует думать что локальные геоэкологические кризисы не возникают сейчас. За период между 1953 и 1973 гг. объем промышленной продукции мира увеличился более чем втрое, или на 6 % в год. Столь бурный рост был возможен частично за счет истощения природных ресурсов и загрязнения окружающей среды, в особенности в развивающихся странах.

Развитие сельского хозяйства шло двумя пересекающимися путями, экстенсивным и интенсивным. С одной стороны, расширялись площади, используемые под пашню и выпас скота, с соответствующим глубоким преобразованием ландшафтов. Более половины суши Земли находится под серьезным воздействием человека в виде пашни, пастбищ и лесов, включенных в хозяйственное использование. С другой стороны, при интенсивном развитии сельского хозяйства росла площадь орошаемых и осушаемых земель, увеличивалось использование сельскохозяйственных машин, применение химических веществ, стойловое содержание скота и пр. Состояние используемых земель во многих случаях ухудшалось вследствие эрозии почв, изменения их химических и физических свойств, заболачивания и пр. Эти факторы и процессы привели к значительному преобразованию ландшафтов Земли и к изменению биосферы, гидросферы и атмосферы.

Города и сопутствующие им инженерные сооружения, такие как промышленные зоны, склады, дороги, аэродромы, порты, очистные сооружения, свалки и пр., постепенно увеличивались в размерах и интенсивности своего воздействия на экосферу, практически полностью преобразуя на своей территории первичные ландшафты в антропогенные.

Роль деятельности человека в преобразовании экосферы увеличивалась в течение последних 250 лет. Это отразилось в росте численности населения мира и валового производства (рис. 1).

Человечество в процессе своего развития, при использовании природных ресурсов, накопило значительный капитал в виде инженерных сооружений (городов, промышленных и сельскохозяйственных предприятий, дорог, портов и пр.), в виде образованных, здоровых и умелых членов общества, в виде способности управлять обществом демократическими методами. Весь имеющийся в мире капитал можно условно разделить на четыре основные категории: природный капитал, человеческий капитал, производственно-финансовый капитал, социальный (общественный) капитал. Позднее мы будем обсуждать этот вопрос более подробно.

Рис. 1. Рост промышленного производства и численности населения мира. Показатели за 1900 г. Приняты за 100%

Увеличивающееся использование человеком богатств экосферы сформировало противоречие между постоянно растущим воздействием общества на экосферу и ограниченными размерами Земли и ее ресурсов. Отсюда вытекает неизбежность глобального экологического кризиса. Это важнейшее обстоятельство ставит на повестку дня проблему выживания человечества.

Часть специалистов считает, что кризис уже наступил, потому что возникает дефицит природных ресурсов (в широком смысле этого слова) и имеются многочисленные свидетельства нарушения устойчивости (гомеостазиса) экосферы. Имеется также много примеров глубоких изменений геосфер Земли и ландшафтов планеты.

Таким образом, можно полагать, что кризис уже наступил. На этот счет нет единой точки зрения. Другие специалисты возражают, полагая, что человечество найдет пути не допустить кризиса, хотя и согласны, что причины кризиса объективно существуют.

Человек значительно, и по большей части бессознательно, преобразовал Землю в результате своей хозяйственной деятельности. В особенности большие изменения произошли и происходят в последние десятилетия, причем они охватывают как природную, так и общественную сферы. К наиболее существенным, общепланетарным изменениям следует отнести:

• трансформацию ландшафтов Земли;

• изменения глобальных биогеохимических циклов вещества;

• изменения особенностей и режима геосфер;

• сокращение биологического разнообразия.

Эти изменения столь значительны, что для их обозначения в научной и политической литературе на английском языке возник и стал общепринятым и общепонятным специальный термин Global Change, что может быть переведено как глобальные изменения. Более детальный анализ этих процессов выполнен в соответствующих главах.

Итак, основные особенности взаимодействия человека и природы заключаются в следующем.

– Существование и развитие человечества основано на постоянном использовании природных ресурсов экосферы (биологических, почвенных, земельных, водных, минеральных) и ее пространства, а также ее систем жизнеобеспечения (геоэкологических «услуг»).

– В процессе своей деятельности человечество во все большей степени влияет на системы жизнеобеспечения Земли, такие как глобальный круговорот воды вместе с природной самоочищающей способностью водоемов, атмосферу с ее постоянным химическим составом и способностью поглощать загрязнения, механизм образования первичной биологической продукции посредством фотосинтеза как основы питания всех живых существ, включая человека, и др.

– В процессе развития человечества взаимодействие человека и природы началось в пределах биосферы, пришло в гидросферу, продолжилось в литосфере и, наконец, в атмосфере, охватив тем самым всю экосферу. Интенсивность и глубина взаимодействия постоянно усиливаются. В особенности резко это взаимодействие увеличивалось в последние десятилетия ХХ века.

– Использование природных ресурсов и систем жизнеобеспечения приводило к геоэкологическим кризисам, когда потребности человека превышали имеющиеся в данный момент ресурсы или когда выбросы продуктов деятельности человека в окружающую среду превышали ее самоочищающую способность. Такие частные, или локальные, геоэкологические кризисы – неизбежная особенность системы взаимоотношений природы и человеческого общества. Разрешение кризисов приводит к частичному преобразованию геосфер Земли и, следовательно, экосферы. При этом, по мере развития общества и возникновения геоэкологических кризисов, происходит постепенное и, по-видимому, необратимое накопление антропогенных преобразований экосферы.

– Ресурсы и размеры экосферы, так же как и мощность систем ее жизнеобеспечения, ограничены. В то же время потребности человечества пока непрерывно нарастают. Отсюда вытекает очевидная неизбежность глобального геоэкологического кризиса, связанного с противоречием между ограниченными ресурсами и размерами Земли и возрастающими потребностями человека.

I.3. Системный характер проблем геоэкологии

Система – это вещественно-энергетическая совокупность взаимосвязанных компонентов, объединенных прямыми и обратными связями в некоторое единство. Экосфера – очень сложная экосистема. Геоэкологические проблемы отличаются, как правило, системностью. Прежде всего, это вытекает из того обстоятельства, что они сами – результат взаимодействия сложных систем, как геосфер между собой, так же как и между геосферами и обществом, то есть они суть сплав естественных, социальных, экономических и политических проблем.

Геоэкологические системы – это, как правило, сложные саморегулируемые и самоорганизующиеся системы. Существуют системы закрытые, когда не происходит обмен веществом, энергией, информацией через их внешние границы, и, наоборот, системы открытые. Естественные природно-территориальные системы (экосистемы, ландшафты), как правило, закрытые, с высокой степенью сбалансированности их компонентов. По мере усиления антропогенного воздействия их сбалансированность снижается, а степень открытости увеличивается.

В природе, а тем более во взаимодействии общества и природы, существует бесчисленное множество прямых и обратных связей между компонентами, далеко не всегда хорошо изученных. Приведем примеры прямой и обратной связи. Неравномерное нагревание Земли на различных широтах вследствие наклона земной оси к плоскости движения Земли вокруг Солнца вызывает мередиональную циркуляцию атмосферы. Чем больше наклон оси, тем неравномернее нагревание и, следовательно, интенсивнее циркуляция. Это прямая связь. А вот пример отрицательной обратной связи. Известно, что чем температура воздуха выше, тем интенсивнее фотосинтез. Это приводит к увеличению поглощения растительностью содержащегося в атмосфере углекислого газа, а значит, к уменьшению парникового эффекта и, следовательно, в конечном итоге работает на понижение температуры воздуха.

Отличительная особенность экосферы – наличие гомеостазиса, то есть состояния внутреннего динамического равновесия системы, поддерживаемого регулярным возобновлением ее структур, вещественно-энергетического состава и постоянной функциональной саморегуляцией ее компонентов.

Современный английский философ Д. Лавлок приводит следующие примеры гомеостазиса. Соленость воды Мирового Океана составляет 35 г/л, а при солености 60 г/л основная часть клеток существовать не может. Вынос солей реками в океан удваивал бы концентрацию солей каждые 80 млн лет, если бы не природные процессы, выводящие соли из океанской воды. При этих условиях относительная стабильность солености океана поддерживается уже несколько сотен миллионов лет.

Содержание кислорода в атмосфере около 21 %. При 16 % дыхание останавливается, а древесина не горит. При повышении содержания кислорода до 25 % даже влажные леса способны гореть. И в этих пределах кислородная атмосфера Земли существует два миллиарда лет!

За последние 3,5 миллиардов лет излучение Солнца увеличилось на 30 %. При этом, вследствие гомеостазиса экосферы, ее тепловой и водный балансы остались в пределах, способствовавших не только поддержанию жизни, но и ее развитию, то есть ее удивительной эволюции.

Еще одним примером гомеостазиса экосферы является поддержание глобального баланса углерода с точностью до 10^-8 при геологических масштабах времени и с точностью до 10^-4 при масштабах времени порядка нескольких тысяч лет.

Наряду со свойством гомеостазиса существуют и другие свойства геоэкологических систем: стабильность (отсутствие или быстрое затухание колебаний в системе), устойчивость (способность восстановления прежнего состояния системы после ее возмущения), упругость (согласно канадскому экологу Б. Холлингу, это способность системы переходить из одного устойчивого состояния в другое). В общем случае можно сказать, что геоэкологические системы подчиняются принципу Ле-Ша-телье: внешнее воздействие, выводящее систему из равновесия, вызывает в ней процессы, стремящиеся ослабить результаты этого воздейстия. Этот принцип, хорошо известный химикам и физикам, распространил в 1925 г. на геоэкологические системы американский биофизик и демограф А. Лотка.

Многие процессы в геоэкологических системах нелинейны, то есть малое приращение фактора может приводить к непропорционально большим (или непропорционально малым) изменениям результата. Во многих случаях в природно-общественных системах существуют пороги, когда происходит резкое, непропорциональное воздействию в данный момент времени изменение свойств системы, в то время как до и после порога сохраняется линейная зависимость. Например, в озерах Фенно-Скандии постепенный рост кислой реакции среды вызывает плавные изменения состояния озера в сторону большего подкисления. Затем, при определенной величине рН (обычно pHi5,5), происходит выделение свободного алюминия, чрезвычайно токсичного для рыбы и некоторых других представителей водной фауны, и состояние озерной системы преображается. При дальнейшем снижении величины рН снова устанавливается плавная реакция системы на внешние возмущения.

В геоэкологии часто встречается такой тип связи между воздействием и результатом, когда постепенные, относительно плавные воздействия на систему или ее часть приводят к столь же постепенному накоплению изменений состояния системы. Каждый шаг воздействий, хотя и неблагоприятен для системы, но незначителен; столь же плавно накапливаются неблагоприятные изменения. В таком случае невозможно в точности указать момент, когда состояние системы было еще приемлемым, а когда стало уже неприемлемым. Такие изменения американский социолог М. Гланц называет ползучими. Типичный пример такого явления – состояние почвы: деградация почв вследствие эрозии в большинстве случаев постепенна, каждый день (или год) приносит незначительные, и потому малозаметные изменения, но через несколько десятилетий после начала сельскохозяйственного освоения какой-либо территории природное плодородие почвы оказывается уже намного меньше первоначального или даже катастрофически низким. Примеров таких плавных воздействий, приводящих к неблагоприятным результатам, чрезвычайно много.

Разновидностью ползучих геоэкологических изменений является так называемая «химическая бомба замедленного действия». Благодаря способности почв и рыхлых отложений удерживать в стабильном или малоподвижном состоянии токсичные химические вещества, непосредственные результаты загрязнения, поступающего в почву, могут быть не видны. Однако относительно небольшие, но продолжительные изменения химического состояния экосистемы могут вызвать процессы, приводящие в конечном итоге к внезапным вредным воздействиям. При этом время между поступлением химических веществ в геоэкосистему и их внезапным воздействием может быть весьма продолжительным, то есть бомба замедленного действия налицо.

Типичным примером «химической бомбы замедленного действия», а также и «ползучей геоэкологической деградации», является поведение иона алюминия (Al⁺⁺⁺) в почве. Алюминий в почвенном профиле неподвижен, если показатель кислотной реакции почвы (рН) превышает определенную величину. В случае уменьшения величины рН подвижность алюминия увеличивается. Антропогенные кислотные осадки, выпадающие из атмосферы, начинают влиять на кислотность почвы, содержащей ион алюминия, но показатель кислотной реакции остается неизменным, пока почвы еще содержат запас катионов, играющих роль буфера против увеличивающейся кислотности. Так продолжается до той поры, пока не израсходуется буферная способность почвы, после чего рН резко уменьшается и ион алюминия становится подвижным, вызывая гибель рыбы в озерах, ухудшение состояния лесов и другие неблагоприятные геоэкологические эффекты.

Очень часто изменение состояния сложной системы во времени под влиянием внешнего воздействия описываются (лучше сказать, аппроксимируются) так называемой логистической кривой, имеющей форму, близкую к S-образной, и отражающей переход от одного устойчивого состояния системы к другому (рис. 2). Самым типичным примером является кривая изменения численности населения мира: слабый и неустойчивый рост числа людей на Земле, характерный для истории человечества до начала этого века, сменился в середине ХХ века его резким ростом, замедляющимся в настоящее время, с ожидаемым прекращением роста и выходом на очень слабое, асимптотическое приращение к середине XXI века. Переход от одного состояния системы к другому, описываемый логистической кривой, – чрезвычайно типичный процесс для многих геоэкологических систем.

Рис. 2. Типичная переходная (логистическая) кривая

Поведение систем значительно различается в зависимости от продолжительности воздействия на них (по Х. Бёсселю, Германия):

В геоэкологии мы можем наблюдать все приведенные выше типы поведения природно-общественных систем.

Рассматривая геоэкологические проблемы как сложные системы, можем сказать, что для понимания и решения проблемы исследование взаимодействия между элементами (т. е. исследование структуры системы) важнее, чем исследование самих компонентов. Такой подход фактически традиционен для географии, и такой же подход характерен для геоэкологии.

Геоэкологические проблемы по большей части междисциплинарны. Проблема возникает часто как общественная, но корни ее лежат в вопросах естественного характера. Для ее решения необходимо предпринять определенные действия в социальной сфере, изменяя тем самым природные условия, к которым, в свою очередь, должно приспосабливаться общество.

Например, катастрофическое снижение уровня Аральского моря привело к существенным экономическим потерям (прекращение рыболовства, засоление почв из-за разноса солей с обнажившегося дна ветром и др.) и имело очень большой общественный резонанс. Падение уровня произошло в результате изменения составляющих его водного баланса: вследствие развития орошения резко уменьшился приток в море воды Амударьи и Сырдарьи. Для восстановления более высокого, чем сейчас, уровня Арала необходимо такое коренное изменение социальных условий в бассейне, которое бы в конечном итоге способствовало снижению водопотребления (снижение доли сельского населения, изменение структуры посевов, пересмотр стратегии развития сельского хозяйства и пр.). Таким образом, проблема Арала, внешне видимая как естественная, в основном по происхождению гидрометеорологическая, а фактически социальная. Она уходит своими корнями в советский период развития Центральной Азии и связана с очень сложной жизнью современного общества новых государств. Разделить такую проблему на отдельные, привычные науки практически невозможно, и решение ее может быть только на основе системного подхода.

Все общемировые геоэкологические проблемы можно разделить на две большие категории: проблемы глобальные и проблемы универсальные. Глобальные проблемы охватывают всю экосферу в целом, но могут проявляться по-разному в различных районах мира. Универсальные проблемы многократно повторяются, в определенных модификациях, складываясь в общемировую проблему. Разрушение озонового слоя Земли – характерный пример глобальной проблемы, в то время как деградация почв – типичный пример универсальной проблемы. Такое деление удобно, потому что стратегии решения глобальных и универсальных геоэкологических проблем различаются. В частности, в первом случае действенным методом решения проблемы может быть международное соглашение, выполняемое затем на национальном уровне, а во втором случае зачастую достаточно концентрировать действия по решению проблемы на локальном уровне, имея в виду решение общенациональной или всемирной задачи.

Очень большая трудность в решении геоэкологических проблем заключается в том, что природные ресурсы и процессы чрезвычайно затруднительно, а то и невозможно выразить в денежной форме, а без этого нельзя оценить истинную стоимость затрат и потерь. Возможно, например, оценить стоимость древесины в лесу, но эта оценка будет намного ниже истинной стоимости леса, которая должна бы включать величину и интенсивность его биологической продукции, его видовое и ландшафтное биологическое разнообразие, его климатические и гидрологические свойства, красоту и привлекательность лесного ландшафта, роль данного конкретного леса в традиционной хозяйственной деятельности и многие другие показатели. Без решения таких системных задач невозможна полная оценка результативности хозяйственных мероприятий, затрагивающих окружающую среду.

На национальном уровне, чтобы знать истинное состояние страны, необходимо, наряду с традиционно выполняемыми ежегодными расчетами макроэкономических показателей, таких как валовый национальный продукт (ВНП), учитывать также геоэкологическое состояние страны, его приращения и потери. Оценка «истинного состояния прогресса» США, выполненная одной из исследовательских групп, включала (весьма приближенно) такие факторы, как стоимость загрязнения окружающей среды, потерю пахотных земель, расходование невозобновимых ресурсов, долгосрочный ущерб окружающей среде, потери первичных лесов и пр. Расчеты показали, что в 1950–1973 гг. происходил рост «истинного» экономического состояния США, а с тех пор и до настоящего времени происходит его неуклонное снижение. Подобные попытки расчетов делались и для других стран (Нидерланды, Франция, Австралия, Канада) и были получены похожие результаты (см. также раздел IV.6).

Другая трудность в решении геоэкологических проблем в том, что многие ценные свойства и процессы в экосфере принадлежат всем, а значит, никому. К этой категории относятся, например, атмосфера, глобальный круговорот воды и его отдельные звенья, леса и почвы, если они коллективного или общенационального пользования, и пр.

Гаррет Хардин (США) назвал эту ситуацию «трагедией всеобщего достояния». Он приводит следующий пример. На общественном лугу пасется N групп коров, каждое из которых состоит из n голов, принадлежащих N хозяевам. Пока все коровы на лугу потребляют траву в пределах ее годового прироста, ситуация устойчива. Затем один из хозяев решает увеличить свое стадо, состоящее из n коров, на одну корову. Для него это означает заметное увеличение богатства (на 1/n-ую часть), а для луга в целом приращение антропогенного давления составит всего лишь 1/(n+1). Видя такую выгодную для отдельного лица ситуацию, другой хозяин принимает подобное решение, затем третий, четвертый, и так все N хозяев. Суммарное приращение антропогенного давления становится уже N/(n+1).

Рост численности скота продолжается, даже если хозяева понимают, что их действия ведут к избыточному количеству коров, превышающему потенциальную емкость луга, то есть к перевыпасу и, в конечном итоге, к снижению продуктивности луга. Персональная алчность оказывается сильнее, чем коллективный интерес. Договориться о совместных действиях до наступления критического состояния обычно не удается, и продуктивность луга начинает снижаться, зачастую катастрофически. Иногда, но не всегда, удается, наконец, договориться о совместных действиях, но уже не по оптимальной эксплуатации луга, а по выходу из критической ситуации.

Приведенный выше пример чрезвычайно типичен для многих геоэкологических ситуаций. Если не удается найти стратегию совместных действий нескольких хозяев на одном лугу, то насколько сложнее выработать согласованную стратегию решения совместных задач для Земли в целом!

Итак, в геоэкологии возникает много задач системного характера, отличающихся следующими чертами.

• Взаимодействие естественных и общественных процессов и закономерностей.

• Междисциплинарность задач, ведущая к интеграции различных наук.

• Обычно существует не один пользователь ресурса или системы, а несколько, причем зачастую с различными интересами.

• Многие критерии носят качественный характер и тем более не могут исчисляться в денежном выражении.

• Одновременно встречаются явления, хорошо описываемые количественно и плохо описываемые количественно.

• Состояние системы или проблемы не может быть описано одним показателем, и необходимо разработать систему геоэкологических индикаторов и индексов.

I.4. Краткая история развития геоэкологических взглядов

Уже в древности философы интересовались фактически отдельными вопросами геоэкологии. Например, Платон (IV в. до н. э.), размышляя о взаимоотношениях природы и общества, в частности, об ограничениях, накладываемых природой, пришел к выводу, что в идеале Греция должна иметь не более чем 5040 хозяйств. Конфуций и его окружение (V в. до н. э.) вели учет соотношения численности населения Китая и имеющейся земли, то есть также подходили к разрабатываемому в настоящее время понятию несущей способности (потенциальной емкости).

Меркантилисты (XVII–XVIII вв.) говорили, что «не следует опасаться слишком большого числа граждан, потому что богатство и сила заключены в людях».

Промышленная революция в Европе и развитие капитализма привели к объективной необходимости развития экономики как науки, в которой существенным разделом является использование природных ресурсов. Значительный вклад внесли английские экономисты, включая А. Смита и Д. Рикардо. Адам Смит в своем труде «O богатстве народов» (1776 г.) говорил, что людей связывает в общество разделение труда, являющееся важнейшим фактором роста производительности труда как первейшего источника богатства. Другим фактором роста производительности труда является накопление капитала, то есть превышение производства над потреблением. Природным ресурсам как источнику богатства общества уделялось немного внимания. Однако, основное, важное для понимания развития геоэкологии положение заключалось в признании того, что Земля богата ресурсами, на которых основывается производство, и что всегда возможно, в случае недостатка какого-либо ресурса, заменить его на другой. Девид Рикардо (1817 г.) полагал, что человеческая изобретательность и научный прогресс могут надолго отсрочить то время, когда потребности населения превзойдут имеющиеся природные ресурсы.

Так началась линия миропонимания, основанная фактически на концепции неограниченного богатства экосферы.

Между тем ситуация в Англии конца XVIII в. была критической: численность населения страны, в особенности городского населения, быстро росла, спрос на продовольствие возрастал быстрее его производства, реальная зарплата падала, импорт продовольствия вынужденно увеличивался. В 1798 г. 32-летний провинциальный священник Томас Р. Мальтус анонимно опубликовал книгу «Эссе о принципах народонаселения», в которой он, основываясь на текущем опыте Англии, говорил, что население растет быстрее, чем производство продуктов питания, и дальнейший экспоненциальный рост его численности и, следовательно, его потребностей, неизбежно придут к противоречию с ограниченными природными ресурсами. Так возникла другая линия миропонимания, основанная на концепции ограниченности ресурсов экосферы.

Продолжая эту линию, Д. Милл писал (1848 г.) о том, что природу надо защищать от неограниченного роста экономики, если мы хотим сохранить благосостояние людей и предотвратить их обнищание.

Развитие и взаимодействие этих двух крайних концепций и явилось основой того направления, которое формируется сейчас в виде геоэкологии.

Американский географ Джордж Перкинс Марш в XIX веке сыграл большую роль, в особенности в англоязычном мире, в исследовании деятельности человека и его воздействии на природу. В 1864 г. он опубликовал монографию «Человек и природа» (Man and Nature). Она была также издана на русском языке в Петербурге в виде тома в 586 страниц под названием «Человек и природа, или о влиянии человека на изменение физико-географических условий природы». Последнее, посмертное издание вышло в США в 1885 г. под названием «Земля, изменяемая действиями человека». Д. П. Марш был основателем существующей до сего времени школы географов, фактически ориентированной на вопросы геоэкологии, в университете Кларка в штате Массачусетс (США).

Похожую роль во франкоязычном мире сыграл французский географ Элизе Реклю, выпустивший в 1876 г. многотомную работу «Земля и люди». Она была также переведена на русский язык и сыграла заметную роль в российском образовании последней четверти XIX в.

Ключевой фигурой в науках о Земле, Ломоносовым ХХ в., стал Владимир Иванович Вернадский (1863–1945). Его труды не потеряли своего значения и до сих пор. В. И. Вернадский внес фундаментальный вклад в такие вопросы, как учение о глобальных биогеохимических циклах, о роли живого вещества в функционировании Земли как системы, о деятельности человека как «геологической» силы (то есть уже сравнимой с другими основными природными факторами). Он увидел объективные тенденции в изменениях приоритетов в науке и поэтому писал, что «биосфера является основной областью научного знания». Вернадским развито и благодаря ему стало широко известно предложенное Э. Леруа понятие «ноосфера», или сфера разума. Ноосфера есть состояние взаимоотношений между человеком и природой, близкое к идеальному. Это понятие спорное, оно признается не всеми, но его введение катализировало прогресс развития геоэкологии.

В. И. Вернадский много бывал за границей и был хорошо информирован о современных ему достижениях науки. В особенности важным для российских наук о Земле было его трехлетнее пребывание в Европе в первой половине 1920-х гг. Он читал лекции в Сорбонне, поддерживал связи со многими представителями естественных и философских наук. В 1929 г. на французском языке вышла его книга «Биосфера», на которую ссылаются до сих пор западные авторы. В последующие десятилетия, когда контактов между советской и западной наукой почти не было, труды В. И. Вернадского сыграли важнейшую роль связующего звена между этими двумя ветвями мировой науки. На этом фундаменте в Советском Союзе в течение трех-четырех десятилетий после Второй мировой войны развивались междисциплинарные исследования географической оболочки и ее взаимоотношений с деятельностью человека.

В те годы в Советском Союзе сложилось и успешно развивалось самобытное направление, исследовавшее теоретические вопросы географической оболочки (Л. С. Берг, С. В. Калесник, К. К. Марков, А. А. Григорьев, М. И. Будыко и др.). Значительное внимание уделялось также вопросам взаимоотношений человека и природы (И. П. Герасимов, В. А. Ковда и др.). Ведущую роль в этом направлении играли географы. Советские ученые были на мировом уровне в определенной степени ведущими в области исследования географической оболочки в целом и отдельных геосфер Земли.

В то же время вопросы, находящиеся на стыке естественных и общественных наук, не могли не попасть в СССР в зону жесткого идеологического контроля. Например, о Мальтусе можно было говорить только как о крайнем реакционере, «мракобесе». Что касается исследования взаимоотношений человека и окружающей его среды, то вследствие идеологического прессинга в СССР очевидный приоритет в этой области остался за наукой, развивавшейся на Западе. В особенности этот разрыв начал усиливаться в 1970—1980-е гг., когда к тому же резко обозначилось отставание Востока от Запада в использовании компьютеров для сбора и обработки данных и математического моделирования.

Бурное экономическое развитие мира после Второй мировой войны привело к столь же быстрому ухудшению состояния окружающей среды, в особенности в индустриально развитых странах. Объективно возникла необходимость как решения локальных экологических вопросов, так и понимания глобальных проблем геоэкологии. В 1970 г. итальянский промышленник Аурелио Печчеи собрал группу выдающихся ученых, философов, общественных деятелей для обсуждения глобальных проблем современности, которая была названа «Римский клуб» (The Club of Rome).

Первое исследование для Римского клуба было выполнено молодыми американскими учеными Донеллой и Деннисом Медоуз в 1972 г. под названием «Пределы роста». Оно основывалось на принципиально новом в то время методе, называемом глобальным моделированием. Медоузы с коллегами, под руководством Дж. Форестера, построили математическую модель мира, отражающую основные факторы и процессы функционирования общества, и проанализировали с помощью модели ряд сценариев глобального развития. Основной вывод их работы заключался в том, что бесконечный рост таких основных показателей состояния общества, как численность населения мира, объем промышленного и сельскохозяйственного производства, использования природных ресурсов и пр.), невозможен, так как он вступает в противоречие с ограниченными возможностями Земли в поглощении загрязнений и обеспечении человечества природными ресурсами. Иными словами, количественный рост человеческого общества имеет пределы, и человечество должно изменить стратегию своего существования.

Книга «Пределы роста» была переведена на десятки языков. Она оказала большое влияние на мировоззрение многих людей и, в конечном итоге, на формирование экологической политики ряда государств. В СССР она была выпущена в 1970-х гг. малым тиражом под грифом «Для служебного пользования» и потому не была тогда доступна массовому читателю.

В 1992 г. авторы «Пределов роста», воспользовавшись той же глобальной моделью, но добавив данные за последние 20 лет, проанализировали те же сценарии, что и в 1972 г. Обнаружилось, что основные выводы книги 1972 г. не изменились, но работа 1992 г. продемонстрировала, что экологическая ситуация на Земле стала еще ближе к критической, если не катастрофической. Книга 1992 г. была весьма точно названа «За пределами роста». Обе книги переведены на русский язык и изданы в России в издательстве Московского государственного университета в начале 1990-х гг. Основной недостаток обеих книг – обобщенный (агрегированный) общемировой подход, не учитывающий региональные различия в явлениях и процессах. Во втором докладе Римскому клубу (1975 г.) М. Месарович и Э. Пестель отразили в своей математической модели мира деление его на отдельные регионы. Их основной вывод заключается в том, что если оставить мировые экономические отношения такими, какие они сейчас есть, то существующее различие между развитыми и развивающимися странами будет усиливаться. Это приведет к ограничению рынков сбыта и, в результате обратной связи, к ухудшению экономического состояния также и развитых стран. Поэтому помощь развивающимся странам – в интересах всех государств мира. Эта стратегия не только экономическая, но и в неменьшей степени геоэкологическая и геополитическая, потому что она влияет на использование природных ресурсов и загрязнение окружающей среды.

Глобальное моделирование сыграло большую роль в развитии геоэкологических взглядов, так как оно показало взаимозависимость многих природных и социально-экономических процессов, а полученные с его помощью выводы фактически явились основой для разработки экологической политики, в особенности на глобальном уровне. Оно продемонстрировало, что дальнейшее экономическое развитие в том виде, как оно существует сейчас, находится в глубоком противоречии с состоянием экосферы, и потому необходимо изменение стратегии человечества. Так вместе с приходом глобального мышления геоэкология из чисто научного направления стала также и областью общественно-политической деятельности.

В 1984 г. Генеральная Ассамблея Организации Объединенных Наций приняла решение о создании международной комиссии по окружающей среде и развитию, которая должна была подготовить соответствующий доклад для ООН. Комиссия ученых и общественных деятелей из разных стран под председательством г-жи Г. Х. Брунтланд (Норвегия) подготовила доклад «Наше общее будущее» (1987 г.), переведенный на многие языки мира, в том числе на русский. Основной вывод доклада: выживание человечества возможно, если оно немедленно встанет на путь осуществления стратегии устойчивого развития.

С тех пор словосочетание «устойчивое развитие» стало, вероятно, самым часто встречающимся выражением в геоэкологии. Мы будем неоднократно возвращаться к вопросам устойчивого развития в последующих главах.

Большую роль в понимании проблем геоэкологии и разработке стратегии их решения сыграли Конференции ООН, посвященные ключевым вопросам современности. В 1972 г. в Стокгольме состоялась Конференция ООН по окружающей человека среде. СССР в ней не участвовал по сиюминутным политическим причинам, не имевшим ничего общего с экологией. Конференция наметила стратегию решения экологических проблем на глобальном и национальном уровнях. Она сыграла огромную роль в признании важности и приоритетности вопросов окружающей среды как для развитых, так и для развивающихся стран. Ее рекомендациям в области окружающей среды фактически следовали страны мира в последующие двадцать лет. В результате Стокгольмской Конференции была создана Программа ООН по окружающей среде (ЮНЕП) (United Nations Environment Programme).

Ровно через 20 лет, в июне 1992 г., в Рио-де-Жанейро состоялась Конференция ООН по окружающей среде и развитию. По числу глав государств она была самой представительной из всех Конференций ООН. В Рио была принята всеобъемлющая программа действий, так называемая «Повестка дня XXI века» (Agenda 21), а также были подписаны две всемирные конвенции по важнейшим вопросам геоэкологии: Конвенция по изменению климата и Конвенция по биологическому разнообразию. Современные международные отношения в области окружающей среды и экологическая политика многих стран во многом определяются решениями Конференции в Рио-де-Жанейро.

Вместе с тем основные сверхдолгосрочные направления стратегии развития на Конференции в Рио не обсуждались, вследствие, вероятно, их дальней перспективы, находящейся за пределами интересов политических деятелей, действия которых зачастую ограничены обычной цикличностью выборов, то есть 4–5 годами.

Вслед за Конференцией в Рио, были проведены еще несколько Конференций ООН, посвященных глобальным проблемам: по народонаселению и развитию в 1994 г. в Каире, по социально-экономическим проблемам развития в 1995 г. в Копенгагене, по проблемам женщин в 1995 г. в Пекине, по проблемам жилища в 1996 г. в Стамбуле и в том же году по проблемам продовольствия в Риме. Эти конференции привлекли внимание общественности к глобальным проблемам современности, в том числе к вопросам геоэкологии, и повысили уровень понимания междисциплинарности основных глобальных проблем.

В 1990-е гг. геоэкология (хотя зачастую так не называемая) стала обширной областью исследований. Количество публикаций по этим вопросам за год увеличилось по крайней мере на порядок (то есть в 10 раз). Появилось много группировок и школ различных направлений. Однако сохранились две принципиально различные линии понимания ситуации: одна, говорящая о том, что ресурсы экосферы ограничены и, следовательно, пределы валового роста существуют, и другая, утверждающая возможность неограниченного экономического роста благодаря богатству ресурсов Земли и техническому прогрессу. Вместе с тем во многих странах мира усилилась озабоченность глобальным геоэкологическим кризисом, наблюдаемым во все большей степени.

Неомальтузианское направление, проявившееся в первой книге Медоузов и публикациях других авторов, в особенности усилилось в результате пионерных работ по экологической экономике (правильнее сказать, по геоэкологической экономике), развиваемых в последние годы в США. Выдающейся фигурой является Херман Дейли, разрабатывающий теоретические вопросы взаимоотношения населения и потребления ресурсов, с одной стороны, и ограниченности экологических ресурсов, с другой стороны. Он и его коллеги работают над обоснованием развития общества без сопровождающего роста объемов мировой экономики.

Помимо Дейли, вклад в развитие идей перестройки стратегии человечества и разработку ее конкретных путей вносят такие авторы, как Р. Гудланд, П. Эрлих, Р. Констанца, И. Серагельдин, Эль-Серафи и другие ученые, живущие в США, а также Д. Пирс, работающий в Лондоне. Журнал «Экологическая экономика» (Ecological Economics) является главной трибуной их идей. В России к современным последователям того же направления можно отнести В. Г. Горшкова, К. С. Лосева, Н. Н. Моисеева, К. Я. Кондратьева, В. И. Данилова-Даниляна.

Современные представители другого направления, утверждающего неограниченность ресурсов, следуют традициям классической экономики («Всемирная стратегия охраны природы») и признают возможность совместимости роста с устойчивым состоянием экосферы.

Очень важную роль в анализе стратегий использования ресурсов и сохранения устойчивости экосферы, а также в сборе и анализе всемирных данных по кругу вопросов, касающихся взаимоотношений геосфер и общества, играет созданный в 1984 г. в Вашингтоне «Институт мировых ресурсов» (World Resources Institute). Институт выпускает двухлетние справочники по состоянию ресурсов и пионерные работы по вопросам стратегии их использования.

Начиная с 1997 г., ЮНЕП начал выпускать 1 раз в 2 года отчет под названием «Глобальная экологическая перспектива» («Global Environment Outlook», в котором обсуждаются основные глобальные и региональные проблемы и соответствующие им стратегические направления деятельности. Четвертый том (GEO-4) выпущен в 2007 г.

На рубеже 1980-1990-х гг., благодаря техническому прогрессу, три основных технологических фактора: развитие компьютерной техники, обильная информация о Земле, поступающая из космоса, и средства связи, способные быстро передавать значительные массивы данных, – предопределили возможность разработки и осуществления многолетних, международных, глобальных научных программ, ориентированных на более глубокое понимание экосферы и увеличивающейся роли общества в этой системе в целях разработки рекомендаций по стратегии человечества на ближайшие десятилетия.

В настоящее время функционируют три крупные, многолетние, взаимосвязанные научные программы, исследующие различные аспекты глобальных изменений. Это Международная геосферно-биосферная программа, или МГБП (International Geosphere-Biosphere Programme, IGBP), имеющая дело в основном с глобальными геохимическими и биологическими проблемами. Это Всемирная программа исследования климата (World Climate Research Programme, WCRP), ориентированная на преимущественно геофизические аспекты глобальных изменений. И это международная программа гуманитарных аспектов (или человеческого измерения) глобальных изменений (International Human Dimension for Global Change Programme, IHDP).

Общая цель программ – понять причины и существо глобальных изменений и дать прогноз состояния экосферы как основы для разработки стратегий человечества. Программы имеют много зон соприкосновения и перекрытия. Они были задуманы как независимые программы, отвечающие запросам в соответствующих областях знания, но степень их координации и взаимопроникновения растет.

В мире постепенно формируется международная система наблюдения за состоянием экосферы и управлением ею. Она состоит из следующих основных блоков:

• системы глобального мониторинга состояния окружающей среды;

• системы международных программ исследования глобальных изменений;

• ряда международных комиссий и комитетов по оценке различных геоэкологических проблем и выработке соответствующих стратегических рекомендаций,

• набора международных геоэкологических конвенций.

II.1. Геосферы и экосфера

Экосфера – это очень сложная природная система. При анализе сложных систем, чтобы упростить картину, выявив в то же время ее наиболее существенные особенности, принимаются различные концептуальные модели, подчеркивающие те или иные свойства оригинала. Можно, например, представить экосферу как набор взаимопроникающих сфер, различающихся своими физическими и химическими свойствами. Можно рассматривать Землю как единое, цельное тело, то есть как планету. Можно принять модель экосферы как экологической системы, состоящей из многих элементов, объединенной прямыми и обратными связями между элементами и характеризующейся специфическими чертами энергетического режима и массообмена. Можно рассматривать экосферу как закономерный набор природно-территориальных комплексов (ландшафтов). Каждая модель позволяет по-своему взглянуть на экосферу и каждая имеет свои преимущества и недостатки.

Планета Земля имеет ярусное строение, и этому соответствует распределение плотности вещества, слагающего ярусы, или геосферы. В целом чем ближе к центру Земли расположена геосфера, тем выше ее средняя плотность. Сложнее всего построена экосфера – область взаимного проникновения и взаимодействия атмосферы, гидросферы, биосферы и верхней части литосферы. Иногда выделяют также криосферу, или сферу холода, включающую ледники, вечную мерзлоту, снежный покров, ледяной покров водоемов. На суше выделяется также педосфера, или сфера почв. Непосредственная поверхность Земли отличается наиболее сложным строением и режимом, в особенности на суше. Когда говорят о геоэкологических явлениях и проблемах, обычно имеют в виду не всю планету, а экосферу. В этом смысле будем упоминать Землю и мы.

Не претендуя на высокую точность, можно сказать, что экосфера не имеет четких границ и простирается на первые десятки километров в атмосферу и на первые сотни метров в литосферу, заключая в себя помимо этих двух сфер также и всю биосферу, педосферу и практически всю гидросферу.

Экосфера – целостная, внутренне связанная система, обладающая определенной устойчивостью по отношению как к внутренним процессам, так и к внешним воздействиям. Основные черты пространственной структуры экосферы следующие:

• экосфера по форме близка к шару;

• экосфера трехмерна. На этом основана общепринятая система географических координат: широта, отсчитываемая к северу и югу от экватора, долгота, отсчитываемая от нулевого мередиана, обычно проводимого через Гринвич вблизи Лондона, и высота над средним уровнем океана;

• поверхность суши и океана («дневная поверхность») – это зона наибольшего взаимодействия геосфер;

• верхняя и нижняя границы экосферы размыты;

• поверхности контактов между различными компонентами экосферы наиболее активны. К ним относятся такие контактные зоны, как атмосфера-суша, атмосфера-океан, суша-океан, поверхности раздела между воздушными и водными массами с различными свойствами (фронты), границы между различными экологическими системами (экотоны).

II.2. Земля как планета. геоэкологические следствия

Положение Земли в Солнечной системе, ее размеры, форма, особенности движений предопределяют несколько основных свойств планеты, в том числе особенности, важные с точки зрения геоэкологии:

а) Земля – планета относительно небольшая. Площадь ее поверхности составляет 510 млн км², из них суша – 149 млн км², а свободная от ледников суша – 133 млн км². Это все, чем располагает человечество не только сейчас, но и в будущем, для своего дальнейшего роста и развития. Ограниченность пространства и ресурсов, заключенных в этом пространстве, при возрастающей численности населения мира и росте его потребностей приводят к неизбежности возникновения, рано или поздно, глобального геоэкологического кризиса.

б) Главный источник энергии, необходимой для функционирования экосферы, – это Солнце. Позиция Земли по отношению к Солнцу оптимальна по сравнению с другими планетами: наша планета достаточно близка к Солнцу, чтобы получать от него необходимое количество энергии, определяющей почти все основные процессы в экосфере. В то же время Земля не настолько приближена к Солнцу, чтобы получать избыточное количество энергии.

в) Ось вращения Земли наклонена под углом 66°33′ к плоскости движения Земли вокруг Солнца (плоскости эклиптики). Это обстоятельство обусловливает изменяющееся в течение года неравномерное распределение солнечной радиации по земной поверхности и, таким образом, смену времен года. Оно обеспечивает также различную продолжительность светового дня и ее внутригодовую изменчивость в зависимости от широты.

г) Параметры движений Земли изменяются с определенной периодичностью. Среди многих периодов выделяются, например, вариации средней продолжительностью 92, 40 и 21–23 тысяч лет, связанные с закономерными изменениями параметров движений Земли (эксцентриситета орбиты, наклона оси вращения планеты к плоскости орбиты, прецессии равноденствия). Это приводит к периодичности изменений геоэкологической обстановки, таких как потепление или похолодание климата, повышение или понижение уровня океана, развитие или сокращение оледенения и пр. Периодичность различной продолжительности – отличительная особенность многих природных явлений.

д) Форма Земли не соответствует в точности какой-либо геометрической фигуре, но для текущих задач геоэкологии она может быть аппроксимирована как шар. Отсюда вытекают два важных следствия.

Во-первых, шарообразность Земли обеспечивает закономерное изменение от экватора к полюсам интенсивности солнечного излучения и накапливаемых за год сумм солнечной радиации. Это обстоятельство – основная причина формирования природных зон и ландшафтов Земли, то есть того ландшафтного разнообразия, которое столь отличает нашу планету от других.

Во-вторых, из-за шарообразности Земли площадь тропической зоны существенно больше умеренной, а тем более полярной зоны. Если разделить Землю по тридцатиградусным полосам по широте и затем сложить образовавшиеся полосы симметрично относительно экватора, то образуются три основные зоны: тропическая, умеренная и полярная. Площади этих зон заметно различаются:

Столь большие различия в площади зон указывают, при прочих равных условиях, на относительно более значительную для глобальной экологии роль процессов в тропической зоне и наименьшую – в полярной зоне.

II.3. Энергетические и вещественные особенности экосферы

II.4. Роль биоты в функционировании экосферы

Биота – это совокупность организмов, обитающих на какой-либо территории. Живые организмы играют огромную определяющую роль в формировании и функционировании экосферы. Именно они превратили Землю в планету, резко отличающуюся от других. Биота обеспечивает стабильность экосферы, поддерживая оптимальные условия ее существования и гася возмущения.

Один из самых важных, а может быть, и наиважнейший природный процесс в экосфере – фотосинтез, то есть процесс образования растительностью органического вещества из углекислого газа атмосферы и воды с использованием солнечной энергии. Простейшая химическая реакция фотосинтеза может быть записана следующим образом:

6СО₂ + 6H₂O + λ → C₆H₁₂O₆ + 6O₂,

где λ – это солнечная радиация.

При образовании органического вещества в процессе фотосинтеза, растения, в дополнение к углероду, водороду и кислороду, присоединяют в органическое вещество азот и серу. Фотосинтезированное органическое вещество – это важнейший возобновимый ресурс экосферы, основа всей жизни и мощный регулятор глобальных биогеохимических циклов.

Удивительно, что для фотосинтеза используется менее одного процента поступающей к поверхности Земли солнечной радиации. Убедительного объяснения столь низкого коэффициента использования энергии Солнца, по-видимому, пока не найдено.

Заметим, что по абсолютной величине суммарная энергия, затрачиваемая на фотосинтез, значительна. Она на порядок превышает количество энергии, потребляемой человеческим обществом.

Наряду с синтезом органического вещества в природе, происходит и его разложение, или деструкция, то есть распад органических структур на составные части, включая питательные (биогенные) вещества, с выделением энергии. И в этом процессе биота играет определяющую роль. На глобальном уровне, вследствие, главным образом, деятельности биоты, устанавливается с очень высокой степенью точности баланс между продукцией и деструкцией органического вещества. Тем самым обеспечивается устойчивость цикла углерода, этого важнейшего биогеохимического круговорота.

Биота осуществляет также весьма эффективное управление потоками и концентрацией биогенных элементов, определяя тем самым устойчивость соответствующих глобальных биогеохимических циклов.

Очень важно, что в процессе фотосинтеза образуется также и кислород. Именно благодаря деятельности биоты атмосфера Земли имеет значительное содержание кислорода. Одним из фундаментальных последствий формирования кислородной атмосферы было образование озонового слоя, отсекающего наиболее жесткую, губительную для живых организмов часть ультрафиолетовой солнечной радиации, что позволило биоте в процессе ее эволюции выйти из океана на сушу.

Важнейшую роль биота играет в выветривании (разрушении) горных пород и образовании почв: микроорганизмы обеспечивают эффективное формирование большей части мелкодисперсной фракции почв, играющей определяющую роль в плодородии почв.

Перечисление важнейших глобальных процессов, в которых биота играет определяющую или важную роль, могло бы быть продолжено.

Общество в процессе своей эволюции оказывало все увеличивающееся давление на окружающую среду. Во многих случаях это давление осуществляется посредством воздействия на биоту и биогенные процессы. Человек как биологический вид находится на верхнем уровне экологической пирамиды. Это означает, что в соответствии со сложившимися в природе соотношениями, он может потреблять не более нескольких процентов от производимого в процессе фотосинтеза органического вещества. На самом деле он потребляет или разрушает около 40 % органического вещества, производимого растительностью суши. Это является важнейшим индикатором глобального экологического кризиса.

II.5. Географическая зональность ландшафтов мира и ее эволюция

Шарообразность вращающейся Земли обеспечивает наиболее высокое поступление солнечной радиации на экватор и наименьшее – к полюсам. Между этими точками суммарные за год величины солнечной радиации не линейно, но плавно изменяются. В результате формируются климатические пояса. Каждый пояс отличается своим характерным набором природных условий:

• особенностями формирования присущих каждому поясу основных воздушных масс;

• местом и ролью пояса в общей циркуляции атмосферы;

• структурой теплового баланса;

• структурой водного баланса и водным режимом;

• особенностями геоморфологических процессов;

• особенностями геохимических процессов;

• особенностями формирования почв и их типа;

• биогеографическими особенностями, в том числе типом растительности;

• особенностями структуры ландшафтов более низких рангов.

Широкий набор природных особенностей каждого пояса позволяет называть пояса географическими. Существует тринадцать географических поясов: экваториальный, северный и южный субэкваториальный, северный и южный тропический, северный и южный субтропический, северный и южный умеренный, субарктический, субантарктический, арктический и антарктический. На идеальной Земле с однородной поверхностью географические пояса имели бы вид правильных колец. Географические пояса в целом действительно имеют широтное направление, но вследствие, главным образом, неравномерного распределения суши и океана размещение поясов во многих местах заметно отклоняется от идеальной картины.

Наибольшую площадь фактически занимают субтропический и тропический пояса, что близко к выводу, приведенному выше для идеальной шарообразной Земли. Эти пояса занимают около 50 % площади Земли.

Географический пояс – наиболее крупная таксономическая единица поверхности Земли. Пояса делятся на географические зоны, формирующиеся в зависимости от условий увлажнения и теплового баланса. Один из важнейших факторов – степень удаленности от океана и, следовательно, степень континентальности климата. Каждая зона отличается общностью типа растительности и почв, гидрологических, геохимических, биогеографических и других процессов. При этом ведущий признак для выделения зон – преобладающий тип растительности. Типичными примерами географических зон в северном умеренном поясе являются: зона широколиственных лесов, зона смешанных лесов, зона степей и др.

Каждая географическая зона отличается, как правило, специфическими проблемами взаимоотношения природы и общества, иными словами, характерным для каждой зоны набором геоэкологических проблем.

Внутри зоны важнейшим фактором таксономического деления поверхности суши является рельеф и геологическое строение. На равнинах и в невысоких горах мы имеем дело с зональными типами ландшафта, под которыми подразумеваются наиболее типичные и распространенные ландшафты конкретного географического пояса, обусловленные определенными параметрами тепла и влаги на разных морфоструктурах, то есть крупных элементах рельефа со специфическим геологическим строением.

Биогеохимические процессы, особенности почв и растительности каждого зонального типа ландшафта на различных материках имеют сходство, но в то же время сохраняются и местные различия, что позволяет говорить не о тождественности зональных типов ландшафтов на разных материках, а об их аналогичности или похожести.

В горных районах важнейшим фактором формирования ландшафтов является снижение величины теплового баланса поверхности суши по мере роста высоты места над уровнем моря. Показателем снижения величины теплового баланса с высотой является падение температуры воздуха в среднем на 0,6 °C на 100 м подъема, что соответствует перемещению на равнинах умеренного пояса приблизительно на 600 км в сторону полюса. В результате формируются вертикальные географические зоны, похожие, но не аналогичные зонам на равнинах. Структура вертикальной зональности (наборы или спектры зон) зависит от положения самой нижней зоны в том или ином географическом поясе и зоне, а также от высоты горной системы.

Существование вертикальной зональности в горах и ее сходство с зональными типами ландшафтов на равнинах суши земного шара указывают на трехмерность географических зон. На карте «Природные пояса и зональные типы ландшафтов мира», подготовленной географическим факультетом МГУ (1988 г.), выделяется 96 зональных типов ландшафтов и 56 спектров высотной зональности. Эта карта отражает то естественное состояние Земли, которое было до начала активного воздействия на нее человека.

На Земле существуют весьма ясные закономерности размещения зон в пространстве, с соответствующими четкими наборами природных особенностей, такими как соотношение компонентов теплового и водного балансов, зональные особенности процессов выветривания горных пород, биогеохимических процессов, почв и растительности. Существование этих особенностей и их закономерное распределение отражают географическую зональность ландшафтов Земли.

Отличительной чертой ландшафтов является постоянное изменение их состояния. Природные условия на Земле колеблются, часто весьма значительно. Изменяется климат на Земле в целом и в отдельных ее районах. Увеличивается или, наоборот, сокращается материковое и морское оледенение. Соответственно понижается или же растет уровень Мирового океана. В результате меняется как положение географических поясов и зон, так и их особенности. Выделяется ряд ритмов изменения состояния природы различной периодичности, накладывающихся друг на друга.

Около 10 тысяч лет тому назад исчезла основная часть последнего материкового оледенения (за исключением Гренландии и Антарктиды). Наступила эпоха голоцена, в которой мы живем и в течение которой в основном сформировалась та система географических поясов, зон и зональных типов ландшафтов, которая существовала бы и без воздействия человека. В западной литературе такие ландшафты называются потенциальными.

В голоцене также происходили изменения природной обстановки, но меньшего масштаба, чем в течение всего четвертичного периода. Во время так называемого атлантического оптимума (7–5 тыс. лет назад) средняя температура воздуха была примерно на два градуса выше, чем сейчас. Повышение температуры сопровождалось изменением количества осадков. В сухой сейчас пустыне Сахара были ландшафты саванны, существовали реки и озера. Происходили и другие колебания природной обстановки. Последним заметным природным событием, отличавшимся от современных условий, был так называемый малый ледниковый период (XVII–XIX вв). В это время ледники Альп, Кавказа и других горных систем значительно увеличивались в размерах. Во время малого ледникового периода положение ландшафтных зон на равнинах изменялось незначительно, но заметно переместились высотные ландшафтные зоны.

В целом можно сказать, что на протяжении геологической истории происходили постоянные и необратимые изменения экосферы. Изменения отражались в состоянии отдельных компонентов ландшафта. Природно-территориальные комплексы усложнялись, и в целом экосфера становилась все более разнообразной и сложной. Поэтому можно сказать, что ландшафтная картина мира отражает не только современные природные условия в соответствии с законом географической зональности, но и историю развития ландшафтов.

Ландшафтная картина еще более усложнялась, по мере того как деятельность человека становилась все более заметным геоэкологическим фактором. Вследствие активной хозяйственной деятельности человека естественные («потенциальные») ландшафты в значительной степени видоизменились. При этом каждый зональный тип ландшафта был трансформирован по-своему. В этой связи говорят о современных ландшафтах как территориальных комплексах, сложившихся в результате трансформации естественных ландшафтов деятельностью человека. Карта современных ландшафтов мира масштаба 1: 15 000 000 подготовлена и издана совместно Программой ООН по окружающей среде (ЮНЕП) и географическим факультетом МГУ в 1993 г.

Современные ландшафты подчиняются в основном законам природы, но и законы человеческого общества играют в них все усиливающуюся роль. При этом чем больше роль социальных факторов, тем в большей степени ландшафты трансформированы.

III.1. Основные факторы состояния экосферы

Воздействие социально-экономических процессов на экосферу (В) зависит от трех основных групп факторов: населения (Н), потребления (П) и технического прогресса (Т):

В = Н × П × Т.

Каждая из этих групп состоит, в свою очередь, из многих более конкретных факторов. Это соотношение не следует рассматривать как строгую математическую формулу, а скорее как логическое соотношение, в котором факторы могут рассматриваться как взаимозаменяемые. Поэтому данное выражение может быть использовано также в качестве показателя нагрузки на экосферу и ее отдельные части.

Рассмотрим эти три основные группы социально-экономических факторов, их значение для состояния экосферы и, соответственно, возможности управления ею.

III.2. Население мира как геоэкологический фактор

Численность населения предопределяет суммарные потребности общества в питании, одежде, жилище, образовании, медицинском обслуживании и других услугах и ресурсах. Это вызывает значительное антропогенное давление на многие природные системы и их деградацию, возрастающее расходование естественных ресурсов и, как следствие, многочисленные и серьезные геоэкологические проблемы. Таким образом, численность населения становится важнейшим геоэкологическим фактором. При этом, вследствие естественного желания жить материально лучше, потребности людей обгоняют рост их численности.

Начало голоцена (около 10 тыс. лет тому назад) – отправная точка для оценки современного состояния экосферы. В то время численность населения Земли составляла 5—10 млн чел. С того времени происходил в целом рост населения, сначала медленный и с колебаниями, а затем все более ускоряющийся. Количество людей на Земле изменялось следующим образом:

В особенности значительный рост численности населения происходил во второй половине XX в., в течение которой население более чем удвоилось. Наибольший относительный прирост населения увеличивался, достигнув в конце 60-х гг. максимума, равного 2,06 % в год. Однако абсолютный прирост продолжает увеличиваться – от 65 млн в год в 1965 г. до 80 млн в 1985 г. и примерно 90 млн чел. в 1995 г. Ожидается, что вскоре абсолютный прирост численности населения мира за год также пойдет на убыль. Согласно демографическим прогнозам, стабилизация численности населения мира произойдет в середине XXI в. на уровне 10±2 млрд. чел.

Почему должна произойти стабилизация численности населения? В соответствии с теорией выдающегося американского демографа Фрэнка Ноутштайна, экономический и социальный прогресс влияет на рост населения, обеспечивая процесс так называемого демографического перехода. Каждая из стран мира находится на одной из трех стадий перехода.

На первой стадии и рождаемость, и смертность высоки, а численность населения увеличивается медленно или вовсе не увеличивается. На второй стадии, вследствие улучшения условий жизни, в частности, распространения медицинского обслуживания (пусть даже элементарного, как, например, иммунизация населения), смертность сокращается, а рождаемость остается высокой, и численность населения быстро возрастает. На третьей стадии, завершающей процесс демографического перехода, благодаря социальным и экономическим достижениям, в совокупности с сократившейся детской смертностью, размер семей уменьшается. Как и на первой стадии, рождаемость и смертность приходят в равновесие, но на гораздо более низком уровне численности.

Всемирный процесс демографического перехода в целом развивается в соответствии с теорией Ноутштайна. К началу 1990 гг. в 24 странах Европы, включая Россию, а также и в Японии демографический переход практически завершился. В этих странах ежегодный прирост населения не превышает 0,3 %, так что численность населения практически стабилизировалась.

Другие страны в основном находятся на различных этапах второй стадии, что и объясняет быстрый прирост населения. Рост численности населения происходит в основном за счет развивающихся стран, доля которых, составляющая сейчас 75 %, к 2030 г. достигнет 85–87 % населения мира. Первую стадию прошли почти все страны мира. Всего лишь сто лет тому назад почти все страны Западной Европы находились на первой стадии демографического перехода.

Приводимая на рис. 3 карта-схема показывает среднее число детей в семье по странам (показатель фертильности). При показателе, равном 2,1–2,2, численность населения стабилизируется.

Рис. 3. Распределение по странам мира среднего числа детей, приходящегося на одну женщину

Если мы посмотрим на распределение численности населения мира по возрастам, то обнаружим, что в развитых странах доля населения для каждой возрастной группы (например, 0-10 лет, 11–20 лет, . , 60–70 лет и т. д.) остается приблизительно одинаковой. В то же время для развивающихся стран эта доля существенно неодинакова, и численность молодых людей заметно преобладает, что является основой для дальнейшего роста численности населения этой части мира с вытекающим отсюда возрастанием антропогенной нагрузки.

Тем не менее, стабилизация численности населения мира, то есть переход стран на третью стадию, не за горами. Так завершится чрезвычайно важный для состояния экосферы, возможно, важнейший процесс перехода от численности населения мира, не превышавшей 2 млрд чел., к численности порядка 10 млрд чел. всего лишь за столетие или чуть дольше. Вследствие системных особенностей экосферы этот переходный процесс влечет за собой целый ряд других переходных явлений, о которых речь пойдет далее.

Теория демографического перехода не учитывает все основные факторы. Если население какой-либо страны возрастает до такого уровня, что его потребности уже превышают природный потенциал, обеспечивающий как возобновимость основных ресурсов (например, местных лесов, пастбищ, почвы, воды, рыбы и пр.), так и потенциал поглощения и деструкции загрязнений, то оно начинает, прямо или косвенно, само потреблять и разрушать свою ресурсную базу. Эта ситуация называется демографической ловушкой (demographic trap). По-видимому, ряд развивающихся стран находится в ситуации, близкой к вышеописанной. Вследствие ухудшающегося уровня жизни населения этих стран смертность может увеличиваться, и такие страны могут вернуться к состоянию первой стадии демографического перехода, но при гораздо более высокой численности жителей. Последствия такого регрессивного перехода пока трудно предсказуемы, но, несомненно, весьма неблагоприятны.

Наиболее населенным регионом мира является юго-восточная Азия (Китай, Индия, Пакистан, Бангладеш, Индонезия и др.), где проживает около половины всех людей на Земле, причем столь высокая доля оставалась примерно одинаковой по крайней мере в течение двух последних тысяч лет. Эта огромная территория подверглась, по-видимому, и наибольшей антропогенной трансформации.

Численность населения мира увеличилась за последние 250 лет приблизительно в пять-семь раз. За тот же период население Северной Америки увеличилось в сто раз, а в Южной Америке примерно в 20 раз, в основном за счет иммиграции из Восточного полушария. Эти цифры дают представление о степени возрастания антропогенной нагрузки в различных районах экосферы, а также о важной геоэкологической роли процессов миграции населения.

В особенности увеличивается и будет продолжать расти относительная и абсолютная численность городского населения, преимущественно в развивающихся странах. Городские системы (см. Раздел Х.2) представляют собой пример почти полной антропогенной трансформации территории. Значительную роль в антропогенной трансформации играют также связи между городами и окружающей их территорией.

Немалую роль в характере антропогенной нагрузки, в особенностях взаимоотношений людей с природой, в потребностях в естественных ресурсах и пр. играют национальные традиции, опыт и привычки. Вот как об этом пишет, с долей иронии и юмора, Л. Туроу (США):

«Если бы население мира имело производительность труда швейцарцев, уровень потребления китайцев, стремление к равенству, присущее шведам, и общественную дисциплину японцев, то наша планета могла бы многократно обеспечить потребности всего современного населения мира. С другой стороны, если бы население мира имело производительность жителей Чада, уровень потребления американцев, традиционное неравенство, характерное для индийцев, и общественную дисциплину аргентинцев, то наша планета не смогла бы обеспечить потребности даже современного населения Земли».

Итак, мы можем сделать следующие выводы:

а) численность населения мира будет продолжать расти, но в конце концов стабилизируется на уровне 10±2 млрд чел. приблизительно в середине XXI в.;

б) доля развивающихся стран в общем количестве населения мира еще более увеличится, достигнув 85–87 %;

в) существует опасность, что в некоторых странах потребности населения превзойдут имеющиеся ресурсы, что может привести к геоэкологическому кризису с плохо предсказуемыми последствиями;

г) миграции населения играют важную роль в формировании геоэкологической нагрузки;

д) как относительная доля, так и абсолютная величина городского населения, в особенности в развивающихся странах, в ближайшие десятилетия будут возрастать;

е) во всех районах мира население станет старше, что приведет к изменению стиля жизни и модификации потребностей населения.

Каждый из этих пунктов ведет к серьезнейшим последствиям геоэкологического характера. При росте населения до приблизительно 6 млрд чел. в экосфере произошли глубокие и неблагоприятные изменения кризисного характера, что и дает право оценить современную ситуацию как глобальные изменения (global change). Каких же последствий можно ожидать при дальнейшем росте населения от 6 до 10 миллиардов? Выдержит ли экосфера столь большую нагрузку или же многие ее компоненты начнут деградировать, вызывая жесточайший кризис всей глобальной природно-социальной системы?

Чрезвычайно важно также, остановится ли рост населения на нижнем или верхнем уровне прогноза численности, то есть на 8 или 12 миллиардах. При этом увеличение населения мира до 8 млрд практически неизбежно, так как молодые люди, которые будут создавать свои семьи и таким образом увеличивать численность населения мира, уже родились, а доля их в развивающихся странах, как мы уже знаем, высока.

Возникает необходимость неотложной разработки демографической стратегии как на национальном, так и, желательно, на общемировом уровне. Для каждой страны демографическая стратегия должна учитывать национальные особенности в области экономики, природных и других ресурсов, истории, религии, культуры и пр. Многие страны приняли такую стратегию или обсуждают ее, включая Россию.

Понимая, что потенциальная емкость национальной территории ограничена, правительство Китая уже в течение ряда лет проводит жесткую демографическую политику, направленную на сокращение роста населения. Городским семьям разрешается иметь только одного ребенка, а сельским – двух детей. Для обеспечения политики разработана система поощрений и наказаний. Это позволяет затормозить рост населения самой многочисленной страны мира, но не на том уровне, как планировалось, а на более высоком, порядка 1,2 млрд чел. В сельских районах Китая среднее количество детей в семье все же превышает двух. Одна из основных причин неполного успеха заключается в том, что в сельских районах Китая отсутствует пенсионное обеспечение, и фактически действует традиционная система, когда старость тем лучше обеспечена, чем больше в семье детей, в особенности мальчиков как будущих кормильцев родителей.

В 1970 гг. правительство Индии пыталось ввести силовую политику контроля рождаемости, но потерпело неудачу. Численность жителей Индии выросла с 850 млн чел. в 1991 г. до 1 млрд в 2000 г. Добровольные меры заметного успеха не приносят, и ожидается, что в недалеком будущем численность населения Индии превысит численность населения Китая. На юге Индии (штаты Керала и Тамилнаду) сумели установить контроль рождаемости, тогда как северные штаты отличаются крайне высоким приростом населения, отрицательно влияющим на показатели всей страны.

На общемировом уровне Конференция ООН по народонаселению, состоявшаяся в Каире в 1994 г., приняла, после тяжелых дискуссий, решение о необходимости стабилизации населения на уровне 7,8 млрд чел. Хотя эта цифра и не подкреплена необходимыми согласованными действиями, принятие ее имеет очень важное политическое значение, потому что она отражает желание государств мира повлиять на рост численности населения.

О росте населения и его регулировании как важнейшем факторе существования человечества пишет современный американский биолог и философ Пол Эрлих: «Взрыв, вызванный ростом численности населения, не за горами. Необходимо только понять, будет ли рост остановлен цивилизованно, посредством контроля рождаемости, или же природа сметет излишки населения… Сегодня любой человек, выступающий против контроля рождаемости, неосознанно голосует за управление численностью населения посредством массового увеличения случаев неоправданно ранней смертности».

Существуют гипотезы, говорящие о том, что экосфера может быть в устойчивом состоянии при уровне численности населения мира, не превышающей 2 млрд чел. При превышении этого уровня численность населения регулируется стихийно, посредством голода, болезней, межнациональных конфликтов, гражданских войн и пр. Межплеменные кровопролитные конфликты в ряде стран выглядят как борьба за политическую власть; на самом деле в основе столкновений – перенаселенность стран и, следовательно, борьба за ресурсы.

Можно говорить о том, что имеются два предельных состояния: или при численности населения мира, не превышающей потенциальную емкость экосферы, то есть порядка 2 млрд чел., что обеспечивало бы ее устойчивость и относительно благополучную жизнь для всего населения Земли, или же при численности населения порядка 10 млрд и более, ведущей к природным и общественным кризисам и катастрофам и к существованию в условиях дефицита продовольствия, энергии, природных ресурсов и пр.

В первом сценарии потребуется продолжительное время, порядка нескольких поколений, чтобы придти к искомому уровню населения относительно мирным путем, сознательно и целенаправленно, хотя и не без трудностей. Вопрос в том, успеет ли человечество встать на путь перехода к немногочисленному населению и осуществить его. В противном случае развитие будет происходить по второму сценарию.

Во втором сценарии численность населения уже сейчас регулируется непроизвольно вследствие таких, например, событий как межплеменные столкновения в Руанде и Бурунди, гражданская война в Сомали или Анголе, голод в регионе Сахеля или массовая гибель людей в Бангладеш и Мньянме от наводнений и голода.

III.3. Потребление природных ресурсов и геоэкологических «услуг»

III.4. Геоэкологическая роль технического прогресса

Уже было сказано, что вся сумма воздействий человека на экосферу делится на три основные группы факторов: население, потребление и технология. В предшествующих двух разделах обсуждались две первых группы факторов, тесно взаимосвязанных. В этой книге под выражением «технический прогресс» понимаются процессы совершенствования всего комплекса процессов переработки ресурсов и использования систем жизнеобеспечения Земли в промышленности, энергетике, сельском хозяйстве, строительстве и на транспорте. Техника, в этом понимании, оказывает серьезное воздейсвие на экосферу и отдельные ее компоненты и процессы.

Человечество перерабатывает примерно 100 гигатонн сырья в год, при этом перемещая в процессе его добычи 1000 гигатонн горной породы. При добыче и переработке сырья используется до 1000 гигатонн воды и энергия мощностью порядка 10 тераватт. Все эти процессы не характерны для природы, они антропогенны: сырье извлекается из невозобновимых ресурсов, не используемых природой; энергия производится благодаря сжиганию горючих ископаемых, не вовлеченных в современные естественные круговороты вещества; вода расходуется на индустриальные процессы, не имеющие аналогов в природе; процессы переработки сырья вызывают загрязнение окружающей среды; продукты технологии, произведенные человеком, выбрасываются на свалки через относительно короткое время после их производства, внося свой вклад в загрязнение экосферы. Человек использует всего лишь 2 % от массы извлекаемого им сырья (и то на относительно короткое время), а остальное идет в отвалы. По сути дела, человечество производит главным образом отходы, и во все увеличивающейся степени, в соответствии с обсуждавшимся ранее ростом производства.

Именно технический прогресс является тем механизмом, который вызывает процессы деградации экосферы. Если объем совокупного мирового продукта вырос в этом столетии в более чем 20 раз, то и масса и объем загрязнений возросли не в меньшей степени. Технический прогресс ХХ века основан на сжигании горючих ископаемых (угля, нефти, газа), что приводит к катастрофическому загрязнению атмосферы Земли с многочисленными и серьезными последствиями, включая глобальное изменение климата.

Но именно технический прогресс привел к синтезу сотен тысяч ранее не существовавших в природе химических веществ, десятки тысяч которых широко используются в различных областях экономики без надлежащего испытания их токсикологических свойств. Многие из этих веществ высоко токсичны как для человека, так и для природных экосистем.

Но именно технический прогресс вызвал к жизни ядерное оружие и использование атомной энергии, без сколько-нибудь достаточного умения контролировать радиоактивные материалы, избегать атомных катастроф и управлять радиоактивным режимом территорий.

Очевидно, что человечеству необходимо в ближайшие десятилетия обеспечить плавный, но быстрый процесс перехода к новым, менее вредным и более управляемым технологиям, обеспечивающим если не хорошее, то хотя бы сносное существование всех людей на Земле.

Вместе с тем технический прогресс часто рассматривается как надежда, благодаря которой можно решить основные геоэкологические проблемы. В самом деле, многие ожидают от техники чуда.

Действительно, техника играла и будет продолжать играть ведущую роль в увеличивающемся обеспечении товарами и услугами все большего количества людей. И в самом деле, техника может решить (или помочь решить) многие экологические проблемы.

При этом проблемы экономии сырья, воды, энергии, материалов на единицу выпускаемой продукции чрезвычайно важны. В этом отношении достигнуты значительные успехи в странах Западной Европы, Японии и стран Юго-Восточной Азии. Меньше достижения в этой области у США, и еще меньшие – у России. Весьма значительны перспективы в области дальнейшей экономии сырья и энергии, вплоть до десятикратной по сравнению с нынешней.

Продолжают разрабатываться и внедряться новые технологические приемы, существенно сокращающие промышленные отходы. За малоотходными технологиями – большое будущее. Не следует все же ожидать чуда и в этой области: чем меньше объем отходов, тем, во-первых, обычно выше их токсичность и, во-вторых, тем выше экономические затраты на единицу сбрасываемых отходов.

Имеется много примеров значительных достижений в промышленности и сельском хозяйстве вследствие разработки и внедрения новых технологий. Построены автомобили, потребляющие вдвое меньше горючего, чем основная масса современных машин. Достигнуты заметные успехи в использовании солнечной энергии. Разработаны и успешно внедряются новые, более экономичные и менее экологически вредные приемы орошения сельскохозяйственных культур. Значительны успехи в развитии биотехнологии для борьбы с загрязнением в сельском хозяйстве и других областях. Развиваются новые отрасли природоохранной промышленности, решающие специфические проблемы загрязнения. Информационные технологии проникают во все области деятельности, включая вопросы, касающиеся лучшего понимания экосферы и управления ею.

Из трех групп антропогенных факторов (население, потребление и технический прогресс), влияющих на состояние экосферы, последняя наиболее эластична. Через нее можно добиться относительно быстрых результатов в управлении сотоянием экосферы. Вместе с тем чисто инженерные решения проблем геоэкологии могут лишь облегчить экологический кризис, оттянуть катастрофическое развитие его отдельных проявлений, но они не в состоянии разрешить его. Главное направление находится все же не в сфере технологии, а в области сочетания факторов «население-потребление». Удачно сказал об этом один из современных американских исследователей: «Если единственный механизм для управления ростом населения – это голод и нищета, то конечным результатом любого инженерного достижения будет увеличение числа людей, живущих в нищете».

III.5. Геоэкологические аспекты внешнего долга государств и «свободной торговли»

Серьезнейшие геоэкологические проблемы вытекают из глобальной ситуации с внешней задолженностью стран. В 1991 г. общая сумма долгов стран мира составила 1,5 триллиона долларов США. В том числе Бразилия, Мексика и Аргентина имели задолженность, соответственно равную 109, 98 и 56 миллиардов долларов. Это огромные суммы, в особенности, если их сравнить с экономической помощью развивающимся странам, составлявшей в то время 55 млрд долларов в год. Даже с учетом капиталовложений частного сектора, общая сумма потока капитала в развивающиеся страны была около 130 млрд в год, или менее 9 % от задолженности. В Латинской Америке и Африке (без Средиземноморья) долги стран превышают половину их ВНП, и даже уплата процентов по долгам составляет 20–30 % экспорта этих стран. Для многих стран уплата по долгам начала превышать приток средств, так что больше средств уходило в развитые станы, чем поступало в виде экономической помощи в развивающиеся. В конце 1980-х гг. результирующая денежного потока была направлена в развитые страны и была равна примерно 50 млрд долларов в год.

Уплата внешнего долга и процентов по нему для большинства развивающихся стран осуществляется во многом за счет распродажи природных ресурсов и, соответственно, посредством потери их природного капитала как вследствие потери природных ресурсов, так и из-за ухудшения состояния окружающей среды в районах их добычи, транспортировки и переработки. К великому сожалению, основной источник валютных доходов нашей страны, в том числе и для уплаты процентов по внешним долгам, это также продажа минерального и биологического сырья за границу. Таким путем теряется наш природный капитал с сопутствующим ухудшением состояния природной среды.

В последние годы отмечается процесс либерализации мировой торговли, основанный на установлении свободного рынка товаров. Это очень сложный процесс, требующий внимательного изучения его глобальных экологических последствий. Можно сказать, однако, что он неизбежно вызывает ускоренную торговлю природными ресурсами по низким ценам, то есть, в конечном итоге, способствует ухудшению состояния экосферы.

III.6. Богатство стран и доля природного капитала

Природные ресурсы – это только часть капитала, аккумулированного в каждой стране. В соответствии с разработками Всемирного Банка, существуют четыре вида капитала: производственный, или материально-финансовый (обычно рассматриваемый в экономических отчетах стран); природный (естественные богатства страны, обеспечивающие приток необходимого сырья и экологических услуг); человеческий (не только рабочая сила, но и вложения в образование, здравоохранение, питание и пр. каждого жителя); общественный (социальная структура, этика и мораль, обеспечивающие устойчивость и развитие страны).

Очевидно, что устойчивое развитие любой страны предполагает в качестве цели сохранение (или приумножение) суммарного капитала как в общем объеме, так и, предпочтительнее, капитала на душу населения.

Всемирным Банком была сделана попытка оценить в сравнимых денежных показателях богатство каждой страны мира как в целом, так и по трем видам капитала – производственного, природного и человеческого. Несмотря на приблизительность оценок, результаты наводят на размышления. Основным богатством в большинстве стран мира оказался человеческий капитал, и только в странах – экспортерах сырья природный капитал оказался больше, чем человеческий и производственный (табл. 2).

Один из выводов этого исследования заключается в том, что для сохранения природных богатств любой страны необходимы также вложения в другие виды капитала, в особенности в людские ресурсы, то есть в образование, здравоохранение, повышение качества жизни и пр.

Таблица 2

Структура богатства мира (по И. Серагельдину, 1995)

Несмотря на приблизительность и спорность этих расчетов, они дают представление о том, из чего складывается богатство стран и какую роль в этой композиции играет природный капитал. Мы должны также помнить, что наряду с трудовыми затратами, природные ресурсы были важнейшим источником накапливаемого богатства стран, в том числе за счет зависимых или находившихся в зависимости стран. В табл. 3 содержатся соответствующие данные (на душу населения) для 13 стран: самой бедной (Эфиопия), десяти избранных нами крупных стран, включая Россию, и двух самых богатых (Канада и Австралия).

Таблица 3

Уровень богатства (бедности) и структура капитала некоторых стран мира (по И. Серагельдину, Всемирный Банк, 1995)

Самыми богатыми странами (на душу населения) оказываются Австралия и Канада вследствие их огромных природных богатств per capita при высокопроизводительном и относительно немногочисленном населении. В десятке самых богатых стран мира, вслед за Австралией и Канадой, также располагаются (в убывающем порядке по степени богатства) Люксембург, Швейцария, Япония, Швеция, Исландия, Катар, Объединенные Арабские Эмираты и Дания. В этой группе разместились страны, богатые человеческим капиталом, природным капиталом или комбинацией всех трех видов капитала.

Эфиопия – самая бедная страна, но сразу следом за ней располагаются еще около десяти беднейших, в основном африканских стран: Непал, Бурунди, Малави, Уганда, Танзания, Вьетнам, Мозамбик, Сьерра-Леоне, Гвинея-Биссау, Руанда (в порядке возрастания величины суммарного капитала).

Россия оказалась на скромном месте по всем основным показателям. Относительное богатство России природным капиталом указывает также на весьма низкие показатели по другим видам капитала. Данные, приведенные в табл. 2-Ш, указывают на ошибочность широко распространенного в нашей стране убеждения, что у нас много всего, в особенности природных ресурсов, и указывают на необходимость их более эффективного использования. Они говорят также об очень высокой приоритетности серьезных вложений в человеческий капитал.

Интересно также посмотреть на суммарную величину накопленного капитала (человеческого, производственного и природного) для различных стран мира, рассчитанного нами как произведение величины капитала на душу населения на численность населения страны (табл. 4).

Таблица 4

Приблизительная оценка богатства наций

Из табл. 4 следует, что самая богатая страна мира (США) в 1400 раз богаче беднейшей страны (Эфиопия). Как уже отмечалось, цель ликвидировать такие различия недостижима. При этом разница между богатыми и бедными странами возрастает. Развивающиеся страны вынуждены существовать за счет ускоренной распродажи своих природных ресурсов, в то время как доля богатых стран в потреблении природных ресурсов и «услуг» экосферы, и так непропорционально большая, продолжает увеличиваться.

III.7. Рост и развитие. Необходимость изменения стратегии

Система «Население – потребление» – важнейший фактор геоэкологического состояния мира и отдельных стран. Проблемы населения и потребления взаимно связаны, а основные факторы зачастую взаимозаменяемы. Например, одинаковая степень воздействия на экосферу может быть при многочисленном населении и невысоком потреблении и, наоборот, при небольшой численности населения, но высоком уровне потребления. Поэтому часто возникающие споры о том, что важнее контролировать, население или потребление, имеют единственный здравый ответ: оба фактора, отдавая приоритет более значимому для данной страны. В развивающихся странах главный приоритет должен быть отдан регулированию численности населения, в развитых – снижению потребления ресурсов экосферы. И все же численность населения остается первичной проблемой, вызывающей потребности общества (удовлетворенные или нет).

Несомненно, что уровень потребления жителей развитых стран мог бы быть снижен без серьезного ущерба для качества их жизни, но это означало бы изменение системы жизненных ценностей людей. Уменьшить геоэкологическое влияние системы «Население – Потребление» посредством снижения уровня потребления жителями богатых стран без заметного снижения качества их жизни – чрезвычайно сложная задача, и стратегия ее решения пока совершенно не ясна. Подобные перемены очень трудно достижимы и в любом случае требуют значительного времени (масштаба нескольких поколений) для сознательного изменения философии жизни, то есть системы жизненных ценностей. По-видимому, успешное решение проблемы потребления в развитых странах требует другого уровня экологической этики и, следовательно, упорной и продолжительной работы по всестороннему воспитанию людей.

Повысить уровень потребления в развивающихся странах до современного уровня богатых стран невозможно, так как ресурсов и возможностей Земли для этого оказывается недостаточно. Около полувека тому назад Махатму Ганди, лидера Индии, становящейся в то время независимой от Англии, спросили, хотел ли бы он, чтобы Индия достигла уровня жизни Англии. Он ответил: «Чтобы достичь процветания, Британия забрала себе половину ресурсов нашей планеты. Сколько же планет потребуется для Индии?» В то же время очевидно, что жители развивающихся стран объективно нуждаются в повышении среднего душевого уровня потребления (что близко к повышению среднего уровня жизни).

Рост численности населения мира и сопутствующий ему опережающий количественный рост экономики (объемов промышленного производства, сельского хозяйства, транспорта и пр.) за последние 2–3 столетия, и в особенности за последние полвека, привели к серьезнейшим неблагоприятным нарушениям состояния экосферы. Возникает вопрос, возможно ли разрешение конфликта между дальнейшим ростом экономики, что необходимо для обеспечения неизбежно возрастающего населения Земли (по крайней мере, на ближайшие полвека), и, одновременно, сохранение основных механизмов экосферы в пределах, которые обеспечивали бы ее гомеостазис, а если это возможно, то каким образом? Ясно, что абсолютно лучшего бесконфликтного решения с точки зрения и экономики, и экологии найти невозможно, и необходимо искать компромиссные стратегии.

Вследствие крайне высокой сложности и неопределенности задачи, в поисках компромиссных решений необходимо единство науки, экономики, этики и политики. Задача не под силу какой-либо одной стране и требует объединенных усилий всех наций.

Основной экономической стратегией человечества было и пока остается обеспечение роста экономики. При этом под ростом понимается увеличение объема производства, основанного на расширяющемся использовании систем и ресурсов экосферы. Очевидно, что рост экономики необходим для улучшения жизни населения развивающихся стран, но столь же очевидна избыточность потребления ресурсов экосферы развитыми странами.

Существует глубокое принципиальное различие между понятиями рост (growth) и развитие (development). Понятие «рост» означает увеличение размера системы вследствие внутреннего ее увеличения. Возрастающий валовый объем производимых металлов, машин, химических веществ, продуктов сельского хозяйства, перевозимых транспортом людей и грузов, выбрасываемых в окружающую среду отходов деятельности людей, и пр., – это все показатели роста. Традиционная экономика полагает, что чем такие показатели больше, тем состояние экономики лучше. Лишь по мере того как ресурсы экосферы становятся дефицитными, возникает осознание того, что валовый экономический рост будет неизбежно ограничен или сознательно, или стихийно. Пределы валового роста существуют, и с этой реальностью необходимо примириться.

Понятие «развитие» означает движение к лучшему, чем сейчас, состоянию системы. Развитие совсем не означает увеличения размеров системы, оно означает все более полную реализацию заложенных в системе возможностей. Развитие возможно и без количественного роста. Наша планета Земля развивалась по мере ее эволюции, но это не приводило к ее росту. Имея в виду существование пределов валового роста, человечество должно изменить свою главную стратегию, ставя своей целью качественное развитие, а не валовый рост. Изменение стратегии неизбежно, или же Земля, в конечном итоге, станет непригодной для жизни ее же населения. Понятие устойчивого развития возникло как попытка найти выход из глобального геоэкологического кризиса.