Существуют механизмы, ограничивающие плодовитость особей. Например, высокая плотность популяции вызывает у ее особей стресс, который сопровождается увеличением уровня кортикостероидов, гипертрофией надпочечников, разрушением иммунной системы. В результате снижается половая активность особей, тормозится работа половых желез. Возникший популяционный стресс резко (в несколько раз) повышает эмбриональную смертность, понижает жизнеспособность молодняка. Таким образом, стресс выполняет функцию отрицательной обратной связи, приводящей численность популяции в соответствие с возможностями биотопа. Он противостоит экспоненциальному (мальтузианскому) росту численности популяции, который в противном случае привел бы ее к гибели. Прямым воздействием на систему саморегуляции численности популяции явилось чрезмерное увеличение ее плотности. Математически ситуация ограничения численности популяции при повышении ее плотности выражается, в частности, уравнением Ферхюльста-Перла.
Таким образом, через бесчисленное множество связей, существующих между представителями многочисленных видов, биосфера обрела надежность функционирования и связанную с ней долговечность. Она вовлекла в себя громадное количество широко распространенных в окружающей среде химических элементов, которые, перемещаясь по круговороту, на некоторое время становятся вновь принадлежностью неживой природы, откуда ранее их поглотили живые организмы. Тем не менее фактором, лимитирующим мощность биотического круговорота и массу живого вещества планеты в настоящее время, биогенные химические элементы быть не могут, слишком много их содержится в доступной форме вокруг. Мощность этого круговорота может ограничить количество энергии, которая является его двигателем и поступает на Землю в виде солнечного света. Солнечная энергия, достигающая земной поверхности, поглощается фототрофны- ми организмами и через них с определенным коэффициентом полезного действия вовлекается в биологический круговорот. В истории Земли были периоды, когда на значительной ее территории из биотического оборота выводилось значительное количество биомассы и подвергалось захоронению в форме каменного угля, нефти и других органогенных пород. Возможно, эти явления были связаны с кризисами в жизни биосферы, обусловленными временными несоответствиями в работе отдельных звеньев круговорота.
Так, образование крупных месторождений каменного угля может быть следствием кризиса перепроизводства фитомассы при недостаточной численности ее потребителей в карбоне. Обладая мощными механизмами самоорганизации, через некоторое время биосфера выходила из этих кризисных состояний.
Биосфера и Homo sapiens
Полагают, что человек современного типа появился не позднее 40 тысяч лет назад, хотя его прямые предки, изготовлявшие каменные орудия и умевшие поддерживать огонь (например, синантроп), более чем на порядок старше. Эволюция вида ’человек разумный” по историческим масштабам протекала быстро и имела прогрессивный характер, способствующий непрерывному увеличению численности его представителей. Если другие виды млекопитающих завоевывали и сохраняли свою экологическую нишу с помощью острых зубов и когтей, быстрого бега, мощных мышц, то основным органом, позволившим человеку завоевать господствующее положение в биосфере, стал головной мозг, а также параллельно развившиеся до высокого совершенства руки, которые превратились в специализированный орган труда.
Homo sapiens вначале робко, а затем все увереннее отвоевывал у дикой природы свое жизненное пространство. С помощью орудий лова он более успешно добывал себе животную пищу, огонь согревал его в холодное время года, отпугивал хищников. Расширяя знания о растениях, человек обогащал свой рацион новыми продуктами. Все это способствовало росту численности вида и одновременно создавало сложности в обеспечении его пищей. Это противоречие стало разрешаться благодаря переходу первобытного человека в новом каменном веке (неолите, около 8-3 тысячелетия до н.э.) от присваивающего хозяйства (собирательство, охота) к производящему (земледелие, скотоводство), которое сократило площадь земли, необходимой для обеспечения пищей одного индивидуума, примерно в 500 раз для собирателя и в 5000 раз для охотника [7]. Тем не менее охота на животных сохранялась, что привело в условиях возросшей численности населения к исчезновению некоторых их видов. Развивающееся земледелие с использованием подсечно-огневой формы расширения площади под посевы окультуренных растений привело к соответствующему сокращению площади лесов, опустыниванию территорий, ухудшению климата, развитию эрозии почв. Уничтожение естественной флоры в земледелии уменьшало видовое разнообразие биосферы, лишало кормовой базы многие виды животных. Использование полива вело к засолению или заболачиванию почв. Одомашнивание животных и необходимость обеспечения их кормами и пастбищами дополнительно сокращали жизненное пространство диких животных. К тому же неумеренный выпас домашних животных, особенно коз и овец, равно как и чрезмерная эксплуатация сельскохозяйственных земель, приводили к ухудшению плодородия почв.
Истощение посевных угодий приводило к упадку и гибели цивилизаций. Ныне пустынные пространства Ближнего Востока располагали раньше плодородными и лесистыми участками. Сирия снабжала Египет лесом, а Рим — маслом и вином. Греция, славившаяся зелеными горами и бескрайними пастбищами, превратилась в заурядную страну с лишенными растительности холмами и каменистыми, чрезвычайно бедными почвами. Остров Мадагаскар может служить типичным примером того, до какой степени может дойти деградация при необдуманном использовании природных ресурсов: после уничтожения лесов и возделывания на неподходящих для этих почв монокультур 9/10 земель стали непригодными для использования [7]. Аналогичная ситуация имела место на всех материках. К сокращению площадей сельскохозяйственных земель вело использование их под строительство жилищ, предприятий, дорог.
Усовершенствование орудий лова и охоты быстро сокращало численность обитателей суши и вод.
Таким образом, человек в своем классе млекопитающих среди обитающих в естественных условиях животных приблизительно одинаковой массы стал самым многочисленным. Лишь один вид Homo sapiens, некогда ничем особенным не выделявшийся среди других животных, в настоящее время противостоит всей биосфере, насчитывающей многие сотни тысяч видов организмов. К тому же для удовлетворения своих жизненных потребностей он выращивает домашних животных, из которых численность только крупных представителей соизмерима с численностью людей [7].
Второй областью приложения усилий людей является освоение ресурсов неживой природы, прежде всего энергетики. Это характерно только для человека, особенно в индустриальную эпоху. Если до появления людей сырьевые и энергетические ресурсы планеты находились в неприкосновенности, а последние за счет отложений угля, торфа, накопления нефти, газа даже возрастали, то по мере увеличения численности населения, темпы которого резко возросли в последние века, объемы добычи полезных ископаемых по масштабу стали соизмеримы с массами, участвующими в геологических процессах. Годовая добыча таких энергоносителей, как уголь, нефть, газ, в расчете на жителя планеты превышает тонну, а минерального сырья (руды, минеральные удобрения и др.) составляет сотни килограммов [8]. Энерговооруженность жителя планеты непрерывно растет. Это обстоятельство способствует более масштабному вмешательству человека в жизнь биосферы. В то же время запасы невозобновляемых ресурсов быстро убывают, что рождает новые проблемы.
И, наконец, оба названных направления в деятельности человека нарастающими темпами ухудшают экологическую ситуацию на Земле. Все это вместе взятое чревато в ближайшем будущем глобальной природной, энергетической и экологической катастрофами, способными поставить человечество на грань исчезновения.
Почему же сложилась такая ситуация? Представители вида Homo sapiens, приобретя способность мыслить и с помощью своих рук, использующих изготовленные ими орудия, эффективно защищаться от хищников и добывать пищу, становились все менее зависимыми от внешних условий, включая и их биологическую компоненту. Со временем они практически выпали из-под контроля биосферы, образовав отдельное самоуправляемое сообщество, которое брало из нее все необходимое, диктуя ей свою волю. Человек разумный — существо двуединое. С одной стороны, он представитель животного мира и вынужден удовлетворять свои биологические потребности, которые, словно пуповиной, связывают его с другими организмами. Жизнь человека не мыслима без биосферы. С другой стороны, он разумное существо, а разумность выделяет его из того мира, откуда он произошел, ставит человека над этим миром. Она дает ему большие возможности в освоении новых территорий, делает его более защищенным от неблагоприятных условий среды, голода, позволяет быстрыми темпами увеличивать свою численность. Особенно наглядно это проявилось в новейшей истории, когда человеком были освоены все уголки планеты и даже начал обживаться ближний космос. Ни один вид организмов, по крайней мере среди многоклеточных, не имеет такого широкого ареала распространения, как человек. Однако все успехи человечества построены на ”ко- стях” биосферы, которой трудно что-либо противопоставить вышедшему из-под ее контроля виду, словно раковая опухоль разрушающему налаженный сотнями миллионов лет биологической эволюции живой механизм природы. Даже такое надежное средство, как пандемии серьезнейших болезней, в настоящее время не может радикально повлиять на рост численности населения, несмотря на многократно увеличившиеся миграционные, туристические и деловые перемещения людей между странами и континентами.