3.Взаимодействие  природы и человека  в эпоху НТР.

    
    Биосфера и человек

   Крупнейшим  обобщением современного естествознания является учение о биосфере, созданное  великим русским ученым В.И. Вернадским. Огромное мировоззренческое значение этого учения (не говоря уже о его прикладной ценности для человечества) состоит в том, что оно вскрыло глубинные, органические связи между неживой и живой природой нашей планеты и человеком.  
Длительный период добиологического развития нашей планеты, определяющийся действием физико-химических факторов, приводит к появлению жизни. С момента своего появления организмы существуют и развиваются в тесном взаимодействии с неживой природой - складывается принципиально иная (планетарных масштабов) система - биосфера. Развитие жизни в результате биологической эволюции, появление все более многочисленных и сложноорганизованных форм, превращает "живое вещество" (термин, введенный В.И. Вернадским) планеты в мощный геологический фактор. Отмечая мощное воздействие "живого вещества" на окружающую среду, В.И. Вернадский писал: "Эволюция видов переходит в эволюцию биосферы". В результате эволюции биосферы происходит появление человека, с которым связано возникновение нового этапа существования материи, социального. Развитие человеческого общества приводит к тому, что деятельность человека оказывает все усиливающееся воздействие на биосферу и порождает целый комплекс антропогенных экологических факторов, влияющих разрушительно на неживую и живую природу планеты. Сейчас эти процессы стремительно нарастают и угрожают глобальной экологической катастрофой. Преодоление этой кризисной ситуации В.И. Вернадский связывал с наукой. Именно в науке он усматривал ту силу, которая обуславливает новый этап в развитии биосферы: "Так как среда жизни есть организованная оболочка планеты - биосфера, то вхождение в нее, в ходе ее геологически длительного существования, нового фактора ее изменения - научной работы человечества - есть природный процесс перехода биосферы в новую фазу, в новое состояние - в ноосферу". В.И. Вернадский понимал под ноосферой новый этап в ее развитии, заключающийся в разумном регулировании отношений человека и природы (ноосфера - "сфера разума"). Главная цель в построении ноосферы заключается в сохранении того типа биосферы, в которой возник и может существовать человек как вид. Основная задача, стоящая перед наукой, - планирование настоящего во имя лучшего будущего. Задачей сегодняшнего дня является исправление нарушений в отношениях человека и природы, вызванных научно-техническим прогрессом. 
 

    Превращение  биосферы в ноосферу

   Место человека в биосфере имеет свою существенную специфику, обусловленную биосоциальной  природой человека. Его существование, как и всех других гетеротрофных  организмов, зависит от наличия органической пищи, воздуха, воды и т.д. В то же время, человек обладает особенностью, выделяющей его из живой природы - труд, творческая деятельность, производственные отношения, определяющиеся его социальной сущностью. 
На ранних этапах существования человека его деятельность не нарушала равновесия в биосфере. Потребляемые человечеством ресурсы природы и продукты его жизнедеятельности циркулировали в общем круговороте веществ так же, как и других видов живых существ. Но со временем, в результате роста численности людей и развития цивилизации, все возрастает использование природных ресурсов человеческим обществом. Человек становится мощным экологическим фактором, нарушившим прежнее равновесие в природе, биосфере. 
Воздействия человека на окружающую природу достигли к настоящему времени планетарных масштабов. В результате деятельности человека происходят изменения климата, ландшафтов, состава атмосферы, видового и численного состава живых существ. Повсеместное уничтожение лесов приводит к снижению выделения в атмосферу кислорода и утилизации углекислого газа, к эрозии почв, нарушению водного режима и изменению климата. Сжигая органическое топливо, человек снижает содержание кислорода в атмосфере (так, например, при пробеге автомобилем 100 км пути расходуется годовая норма кислорода для одного человека). За последние годы отмечается повышение содержания углекислого газа в атмосфере, накопление промышленной пыли. Это ведет к возникновению "парникового эффекта" - нарушению рассеивания тепла с поверхности Земли в космос, что приводит к постепенному потеплению климата на планете. По некоторым данным, за последние 30 лет средняя температура приземной атмосферы повысилась на 10С. Если тенденция загрязнения атмосферы сохранится, то через 30-50 лет температура увеличится еще на 2-30С, что приведет к таянию "полярных шапок" и катастрофическому повышению уровня мирового океана. В атмосферу ежегодно поступают миллионы тонн загрязненных веществ. Особую опасность представляет сернистый газ, который соединяется с парами воды и является причиной выпадения кислотных дождей. Повсеместно на нашей планете отмечается ухудшение состояния водных систем в результате ирригационных и мелиоративных мероприятий. Происходит истощение подземных вод, массовая гибель малых рек, сокращение крупных рек, высыхание крупных водоемов (например, Арал). 
Промышленные и бытовые стоки, загрязняющие гидросферу ядовитыми веществами, солями тяжелых металлов, радионуклеотидами и т.п., составляют 700 км3 в год (примерно, 3 % всего планетарного объема воды). Тяжелый ущерб природным водным системам наносит "тепловое загрязнение" - сбросы термальных вод. Значительно воздействие человека на литосферу - распахивание земель для сельскохозяйственных нужд (сегодня 30% суши занято угодьями) приводит к эрозии почв, их засаливанию, поднятию грунтовых вод. В результате деятельности человека только на протяжении последних столетий были уничтожены многие виды растений и животных. В числе последних такие, например, как тур, стеллерова (морская) корова, эпиорнис, дронт, странствующий голубь и многие другие. 
Рассматривая переход биосферы в ноосферу ("сферу разума"), В.И.Вернадский предполагал плановое, научное использование природных ресурсов, предусматривающее восстановление в круговороте веществ того, что человек нарушает. До настоящего времени человечество явно недостаточно уделяло внимания проблемам охраны биосферы и рационального природопользования. Однако, в последней четверти 20-го столетия проблемы окружающей среды, регулирования взаимоотношений между человеком и природой становятся делом каждого человека. Человечество вплотную приблизилось к возможности глобальной экологической катастрофы. Угроза собственному существованию заставила человека безотлагательно решать эти проблемы, задействуя и людские ресурсы, и значительные средства. Сегодня существуют многочисленные правительственные и общественные организации, научные коллективы, нацеленные на оценку состояния биосферы, разработку международных и национальных научных программ, научно-технических проектов по восстановлению ущерба, нанесенного природе; проведению природоохранных мероприятий. В промышленности, сельском хозяйстве, на транспорте разрабатываются и внедряются новые технологии, направленные на снижение негативного влияния человека на биосферу. В политике сегодняшнего дня проблемы экологии занимают одно из ведущих мест, заключаются многочисленные межгосударственные договоры и соглашения по поводу совместных действий в области охраны природы и рационального ее использования. Все эти процессы подтверждают идеи В.И. Вернадского о превращении биосферы в ноосферу и дают основание человечеству с оптимизмом смотреть в будущее. 
 
 
 
 
 

4.Коэволюция природы и общества. Пути ноосферогенеза.

   Размышления о ноосфере также посвятил в своих  трудах действительный член академии наук Моисеев Н.Н.. И в заключение к этой главе я представлю его статью.

   «В самом начале XX века В.И. Вернадский впервые сформулировал утверждение о том, что человек превращается в основную геологопреобразующую силу планеты¹ и чтобы обеспечить свою будущность, ему предстоит взять на себя ответственность за дальнейшее развитие биосферы и общества². Подчеркну — и биосферы, и общества. В результате такого целенаправленного воздействия биосфера перейдет в качественно новое состояние. Это новое СОСТОЯНИЕ биосферы, которое определяется (направляется) деятельностью разума человека, Ле Руа назвал ноосферой. Произошло это в начале 20-х годов на одном из семинаров Бергсона в Париже, когда Вернадский излагал свою концепцию развития биосферы. Позднее термин «ноосфера» широко использовал Тейяр де Шарден. Сам Вернадский использовал этот термин весьма осторожно и лишь в самом конце своей жизни.

   Термин  «ноосфера» в настоящее время  получил достаточно широкое распространение, но трактуется разными авторами весьма неоднозначно. Поэтому в конце 60-х годов я стал употреблять термин «эпоха ноосферы». Так я назвал тот этап истории человека (если угодно, антропогенеза), когда его коллективный разум и коллективная воля окажутся способными обеспечить совместное развитие (коэволюцию) природы и общества. Человечество — часть биосферы, и реализация принципа коэволюции — необходимое условие для обеспечения его будущего. Последнее утверждение вряд ли следует доказывать, ибо как только любой живой вид его нарушает (например, превращается в монополиста в своей экологической нише), то ему угрожают деградация и гибель. Прежде всего из-за разрушения его экологической ниши.

   Вопрос  о том, наступит ли эпоха ноосферы, то есть о том, сумеет ли человечество согласовать свои обычаи, свое поведение, то есть стратегию своего развития со «стратегией» развития биосферы, остается пока открытым. Последнее условие и есть необходимое условие перехода биосферы в то состояние, которое Ле Руа, интерпретируя рассуждения Вернадского, назвал ноосферой.

   Сейчас  проблема обеспечения будущности человечества и понимание того, что оно потребует  значительных усилий и прежде всего  изменения структуры нравов и  обычаев, привело к ряду локальных  запретов на деятельность людей, заведомо вредную и опасную для развития цивилизации. Так, в 1992 году на международном конгрессе в Рио-де-Жанейро была предпринята попытка сформулировать некую общую позицию, общую схему поведения планетарного сообщества, которая получила название sustainable development, неудачно переведенное на русский язык как «устойчивое развитие».

   Этот  термин возник не случайно. В 60-х годах  при описании экосистем и отдельных  популяций я встречал термин «sustainability». Он означал такое развитие популяции, которое согласовано с развитием  той экосистемы, к которой она принадлежала. Другими словами, развитие популяции не разрушало экосистемы. Отсюда позднее возник и термин sustainable development, то есть развитие общества, приемлемое для сохранения экологической ниши человека, а значит, и условий для развития цивилизации. Поскольку экологической нишей человечества является вся биосфера, мне представляется наиболее разумным считать его идентичным термину «коэволюция человека и биосферы». Именно поэтому я буду считать разработку стратегии sustainable development определенным шагом к эпохе ноосферы, то есть шагом на пути ноосферогенеза³.

   Надо  заметить, что понятие коэволюции человека и биосферы само требует  тщательной расшифровки. Или более  точно — системы исследований, в результате которой мы устанавливаем  зависимость характеристик биосферы от активной деятельности человека. Только имея достаточно полное представление о характере этой взаимосвязи, мы сможем сформулировать те ограничения на деятельность человека, которые необходимы для обеспечения его будущего. Я хочу подчеркнуть — необходимые, но заведомо недостаточные. Я думаю, что условий, достаточных для обеспечения будущего цивилизации, просто не существует. Не только на Земле, но и во всем Универсуме ничего не существует вечного!

   Изучение  проблем коэволюции открывает новое  и, возможно, важнейшее направление  фундаментальных исследований. Часто говорят, что в отличие от века пара, каким был век XIX, и века ХХ, который был веком электричества и атомной энергии, наступающий век будет веком гуманитарных знаний. Я принимаю такую формулировку, ибо наука об обеспечении коэволюции и есть та комплексная дисциплина, которая должна дать людям знание о том, что необходимо для продолжения существования человечества на Земле и дальнейшего развития его цивилизации.

   В настоящее  время изучение необходимых условий  коэволюции продвинулось в целом ряде конкретных направлений. Так, например, изучение физико-химических особенностей атмосферы позволило установить влияние фреонов на структуру озонового слоя и даже принять важнейшее решение о переориентации холодильной промышленности на другой тип хладонов . Постепенно на ряде частных примеров показана огромная стабилизирующая роль биоты в целом и отдельных экосистем.

   Биосфера  представляет собой грандиозную  нелинейную систему. Однако до сих пор  основное внимание исследователей уделялось  изучению отдельных фрагментов этой системы. Я бы позволил себе сказать более жестко: в центре внимания исследователей были прежде всего многочисленные механизмы отрицательной обратной связи. И нетрудно понять, почему именно к ним было приковано внимание исследователей. В самом деле, наиболее концептуально интересен вопрос о стабильности биосферы, ее способности реагировать на внешние возмущения так, чтобы они не выводили ее из состояния установившегося квазиравновесия. Я думаю, что для любого ученого, изучающего биосферу как самостоятельный объект, наиболее интересен вопрос справедливости принципа Ле Шателье. И в этом плане, как мне кажется, в последние десятилетия получены результаты первостепенной важности, которые показали удивительные способности биоты противостоять внешним возмущениям. Однако лишь в определенных пределах, которые еще придется установить.

   Но  описать особенности эволюции биосферы с помощью одних механизмов отрицательных  обратных связей нельзя. Как во всякой сложной развивающейся системе, в ней присутствует и множество положительных обратных связей. Обойтись без них тоже нельзя, поскольку именно положительные обратные связи и являются ключом к развитию системы, то есть усложнению системы и росту разнообразия ее элементов, что приводит к сохранению ее целостности (хотя может привести и к другому состоянию квазиравновесия).

   Таким образом, любая сложная саморазвивающаяся  система всегда обладает неким набором  механизмов, некоторые из которых  играют роль положительных, а другие — отрицательных обратных связей. Первые отвечают за развитие системы, рост ее сложности и разнообразие элементов. Вторые — за стабильность (гомеостаз) системы и сохранение уже существующего квазиравновесия. Разделение этих механизмов весьма условно. Однако оно дает качественное представление о характере функционирования сложной развивающейся системы. В настоящее время наибольшее внимание привлекает изучение механизмов отрицательной обратной связи, что, на мой взгляд, достаточно естественно, поскольку человек живет в определенных условиях, к которым он адаптировался. И смена этих условий может оказаться трагичной. Но изучение отдельных механизмов, даже в их сочетании, еще недостаточно для построения теории развития биосферы. А без такой теории говорить о стратегии человечества во взаимоотношениях с биосферой очень трудно и опасно.

   Дело  в том, что биосфера — система  существенно нелинейная, и она  даже без активных внешних воздействий  способна к кардинальным перестройкам своей структуры. И теория развития биосферы не может считаться полноценной, если не изучено множество ее бифуркационных состояний, условий перехода из одного состояния в другое и структура аттракторов, то есть окрестностей более или менее стабильных состояний.

   Однако  система уравнений, описывающая  функционирование биосферы даже в ее простейшем варианте, столь сложна, что непосредственное использование математических методов (то есть теории динамических систем) представляется крайне сложным. Поэтому пока что единственным эффективным способом анализа может служить эксперимент с компьютерными моделями, имитирующими динамику биосферы.

   В 70-х  годах группа исследователей (преимущественно  из Академии наук СССР) начала систематическое  изучение биосферы как единой комплексной  системы. Такое исследование возможно только с помощью компьютерной модели, поскольку никаких реальных экспериментов с биосферой человек себе позволить не может. Неожиданно созданная нами вычислительная система пригодилась для вполне практической задачи.