Человеку предстоит решать проблему огромной практической значимости: как выжить на оскудевающей Земле? И только трезвое рационалистическое миропредставление может служить путеводной нитью в том страшном лабиринте, куда нас загнала эволюция. И помочь справиться с теми трудностями, которые ожидают человечество.
Итак. Биосфера - живая развивающаяся система, открытая космосу - потокам его энергии и вещества.
И первая основная, практически очень важная задача экологии человека - познать механизмы развития биосферы и тех процессов, которые в ней происходят.
Это сложнейшие процессы взаимодействия атмосферы, океана, биоты - процессы принципиального неравновесия.
Владимир Иванович Вернадский первым, ещё в самом начале ХХ века, понял, что человек становится “основной" геологообразующей силой планеты" и проблема взаимодействия Человека и Природы должна войти в число основных функциональных проблем современной науки. Вернадский не случайное явление в череде замечательных отечественных естествоиспытателей. У него были учителя, были предшественники и, главное, были традиции. Из учителей надо вспомнить прежде всего В.В. Докучаева, который раскрыл тайну наших южных черноземов и заложил основу почвоведения. Благодаря Докучаеву мы сегодня понимаем, что основа всей биосферы, её связующее звено - это почвы с их микрофлорой. Та жизнь, те процессы, которые происходят в почвах, определяют все особенности круговорота веществ в природе.
Учениками и последователями Вернадского были В.Н. Сукачев, Н.В. Тимофеев-Ресовский, В.А. Ковда и многие другие. Виктору Абрамовичу Ковде принадлежит очень важная оценка роли антропогенного фактора на современном этапе эволюции биосферы. Так, он показал, что человечество производит по крайней мере в 2000 раз больше отходов органического происхождения, чем вся остальная биосфера. Отходами или отбросами условимся называть вещества, которые надолго исключаются из биогеохимических циклов биосферы, то есть из кругооборота веществ в Природе. Другими слова, человечество кардинальным образом меняет характер функционирования основных механизмов биосферы.
Известный американский специалист в области вычислительной техники, профессор Массачусетского технологического института Джей Форрестер в конце 60-х годов разработал упрощенные методы описания динамических процессов с помощью компьютеров. Ученик Форрестера Медоуз применил эти подходы для изучения процессов изменения характеристик биосферы и человеческой активности. Свои расчеты он опубликовал в книге, которую назвал “Пределы роста".
Используя очень простые математические модели, которые никак нельзя было отнести к числу научно обоснованных, он провел расчеты, позволяющие сопоставить перспективы промышленного развития, роста населения и загрязнения окружающей среды. Несмотря на примитивность анализа (а может быть, именно благодаря этому), расчеты Медоуза и его коллег сыграли весьма важную положительную роль в становлении современного экологического мышления. Впервые на конкретных числах было показано, что человечеству уже в самом ближайшем будущем, вероятнее всего, в середине наступающего столетия, грозит глобальный экологический кризис. Это будет кризис продовольствия, кризис ресурсов, кризисная ситуация с загрязнением планеты.
Сейчас уже можно точно сказать, что расчеты Медоуза во многом ошибочны, но основные тенденции он уловил правильно. А ещё важнее то, что благодаря своей простоте и наглядности результаты, полученные Медоузом, привлекли внимание мировой общественности.
По-иному развивались исследования в области глобальной экологии в Советском Союзе. В Вычислительном центре Академии наук была построена компьютерная модель, способная имитировать протекание основных биосферных процессов. Она описывала динамику крупномасштабных процессов, идущих в атмосфере, в океане, а также взаимодействие этих процессов. Специальный блок описывал динамику биоты. Важное место занимало описание энергетики атмосферы, образование облачности, выпадения осадков и т.д. Что касалось человеческой деятельности, то она была задана в форме различных сценариев. Так появилась возможность оценить перспективы эволюции параметров биосферы в зависимости от характера деятельности человека.
Уже в конце 70-х годов с помощью подобной вычислительной системы, иными словами, на кончике пера, впервые удалось оценить так называемый “тепличный эффект”. Его физический смысл достаточно прост. Некоторые газы - водяной пар, углекислота - пропускают идущий к Земле солнечный свет, и он нагревает поверхность планеты, но эти газы экранируют длинноволновое тепловое излучение Земли.
Активная промышленная деятельность ведёт к непрерывному возрастанию концентрации углекислоты в атмосфере: в ХХ веке она возросла на 20%. Это служит причиной повышения средней температуры планеты, что в свою очередь меняет характер циркуляции атмосферы и распределение осадков. А эти изменения отражаются на жизнедеятельности растительного мира, меняется характер полярного и материкового оледенения - ледники начинают таять, уровень океана поднимается и т.д.
Если сохранятся современные темпы роста промышленного производства, то к тридцатым годам наступающего столетия концентрация углекислоты в атмосфере удвоится. Как всё это может сказаться на продуктивности биоты - исторически сложившихся комплексов живых организмов? В 1979 году А.М. Тарко с помощью компьютерных моделей, которые к этому времени были уже разработаны в Вычислительном центре АН, впервые провёл расчеты и анализ этого явления.
Оказалось, что общая продуктивность биоты практически не изменится, но произойдет перераспределение её продуктивности по различным географическим зонам. Так, например, резко возрастет засушливость районов Средиземноморья, полупустынь и опустыненных саванн в Африке, кукурузного пояса США. Пострадает и наша степная зона. Урожаи здесь могут снизиться на 15-20, даже 30%.
Опасность одного из таких процессов предвидел ещё в конце 18 века английский монах Мальтус. Он высказал гипотезу о том, что человечество растет быстрее, чем способность планеты создавать продовольственные ресурсы. Долгое время казалось, что это не совсем так - люди научились повышать эффективность сельского хозяйства.
Н в принципе Мальтус прав: любые ресурсы планеты ограничены, пищевые - прежде всего. Даже при самой совершенной технологии производства продуктов питания Земля может прокормить лишь ограниченное количество населения. Теперь этот рубеж, по-видимому, уже пройден. В последние десятилетия количество пищи, производимой в мире на душу населения, стало медленно, но неотвратимо уменьшаться. Это грозный признак, требующий незамедлительной реакции всего человечества. И одним лишь совершенствованием технологии сельскохозяйственного производства здесь не обойтись.
Футурологи утверждают, что будущие войны могут возникнуть в борьбе за пресную воду. Считается, что в настоящее время более миллиарда человек лишено здорового водоснабжения. Распределений воды по территории Земли и отдельным регионам неравномерно. Питьевой воды на планете осталось крайне мало: на каждые 100 литров питьевой приходится только три, остальные 97 - соленые. Почему человек не бережет реки и моря, не расчищает родники, не прекратит вырубать водоохранные леса и не спасает болота - безупречные хранилища влаги? Когда русский народ складывал сказки, он уже знал о пользе воды живой, умел колодцы копать, родники беречь. Пётр Первый ввел даже дифференцированный налог, оберегающий чистоту рек и озер: по речному льду запрещалось наводить зимники, дабы лошадиный навоз не портил воду. Дороги вблизи рек прокладывались на расстоянии не менее четырёхсот метров.
В советское время реки и озера замордовали плотинами и трубопроводами, навоз с колхозных ферм по-прежнему течёт в местные водоёмы; 70% болезней в России именно от этой неживой воды. Заболевания множатся, продолжительность человеческой жизни сокращается.
За последние годы качество питьевой воды значительно ухудшилось: капиталовложения на строительство водопроводов и канализации сократилось.
В России сегодня более 50 % водопроводных сетей превысили срок эксплуатации и находятся в угрожающем состоянии. Около 70% промышленных предприятий вовсе не имеют очистных сооружений, предпочитая сбрасывать отходы в реки и озера. Вот почему в России так обострилась проблема питьевой воды. Она повсеместно некачественная.
Вот малая толика информации о положении российских вод.
Каждый день Москве для собственных нужд необходимо около семи миллионов кубометров чистой воды. Между тем ежегодно в Москву-реку только одна небольшая химчистка сбрасывает 20 кубометров воды, содержащей вредные химические соединения. В 1995 году в малые московские реки было сброшено 108 тысяч кубометров грязных вод. А ведь каналы для их отвода строились здесь уже в 14 веке.
Московская канализация - это почти шесть тысяч километров труб и коллекторов. Очистные сооружения за сутки пропускают больше шести миллионов кубометров сточных вод. Но качества воды очистка не гарантирует.
Житель столицы слишком расточителен: ежедневно тратит в среднем 600-800 литров водопроводной воды. Это в два раза превышает расход на душу населения в крупных европейских странах. Так на Западе все и за всё платят, то и питьевую воду там расходуют экономнее. Ни в одной европейской столице так остро не стоит проблема питьевой воды, как в Москве. А тот факт, что наши стандарты качества не соответствуют принятым Всемирной организацией здравоохранения, говорят сами за себя.
В Москве улицы моют питьевой водой. А вот в Париже для этого существует специальная система полива. Но у нас, как сказал поэт, - “собственная гордость": вначале очищаем воду, а затем ей моем город.