Катастрофы в природе и обществе

Хлебопрос Р. Г.

Еще один пример – осушение болот Аджарии, древней Колхиды, где в конце прошлого века почти негде было жить, и где русские инженеры-мелиораторы совершили в меньшем масштабе подвиг, сравнимый с созданием Голландии. Это делалось для русских чиновников, которых правительство наделяло землей в солнечной, но неудобной для жизни стране.

Наконец, уже в наше время, с применением новейшей техники увеличивается экологическая емкость целой страны – Израиля. Вековые изменения климата превратили эту землю, плодородную в древности, в скалистую пустыню. Главная проблема здесь – недостаток воды. Раздел имеющихся водных ресурсов превратился даже в политическую проблему, которую израильтяне не хотели решать традиционным путем – применением силы. Вместо этого они применяют удивительное открытие – капельное земледелие, при котором вода доставляется по пластмассовым трубкам к каждому отдельному растению, а не испаряется со всей орошаемой площади, как это было испокон веку.

Производство, о котором идет речь в предыдущих примерах, –

это преимущественно сельское хозяйство, а вещество, которого слишком много или слишком мало, это вода. Но решения, примененные в такой исторически более старой ситуации, указывают путь и к увеличению емкости для промышленных отходов. Например, ничего не делается для изучения деструкции этих отходов в почвах и поддержания деструктивной способности почв по отношению к различным веществам: в промышленных городах это прежде всего касается тяжелых металлов, уже накопившихся там до концентраций, в сотни раз превышающих п.д.к. Между тем, простейший метод их удаления известен и даже применяется в некоторых местах: это посадка вокруг предприятий деревьев определенных видов, поглощающих как раз тяжелые металлы. Потом эти металлы переходят в листья, опадающие на землю, и надо своевременно вывозить сухие листья, чтобы не дать металлам перейти в почву. Конечно, при этом надо заботиться о захоронении листьев в отдаленном месте, или об их промышленном использовании. Это лишь один пример вдумчивого отношения к проблеме отходов, когда можно сохранить экологическую емкость местности ценой сравнительно небольших затрат. На рисунке 10 мы попытались символически изобразить параллельное прогрессивное развитие экономики и экологии, которые вовсе не обречены быть врагами. Нет причин свертывать производство и отказываться от техники, к чему призывают нас "зеленые" фанатики. Но надо помнить, что экономика отдельно от экологии существовать не может, а развивать их надо вместе.

Рис.10

Глава 4. Глобальная экология и взаимодействие биосферы с техносферой

Экология и экономика

Хорошо известны локальные экологические проблемы, возникающие в той или иной местности в связи с определенным производством. Но глобальные экологические проблемы, то есть проблемы, касающиеся всей поверхности Земли, вместе с атмосферой и верхним слоем земной коры – проблемы, важные для всего человечества – до последнего времени вовсе не рассматривались. Люди вели себя так, как будто "дикая" природа – это бесконечно большая в пространстве и во времени среда, способная доставить человеку все нужное для его растущей цивилизации, среда, на фоне которой эта цивилизация пренебрежимо мала. При этом люди бессознательно предполагали, будто природа обладает неограниченной способностью восстанавливать свое первоначальное равновесие, какие бы раны ей ни наносила цивилизация.

Но в действительности, как уже было сказано, еще в древности неумеренная эксплуатация пастбищ превратила в пустыню обширную область Северной Африки – Сахару, ранее бывшую цветущей саванной, а одичавшие домашние козы уничтожили покрывавшие Грецию леса. Поскольку пустыни и голые скалы встречались и до того, независимо от деятельности человека, люди не отдавали себе отчета в своей роли разрушителей природы. Лишь промышленная революция, вызвавшая изменения иного рода, не встречавшиеся до вмешательства человека, побудила людей заняться этим вопросом, но лишь с деловой точки зрения: когда в Англии в восемнадцатом веке перевели леса, доставляя древесный уголь развивавшейся металлургии, люди додумались применить для этого каменный уголь, и леса оставили в покое. Но в наше время целые области, такие, как Рур в Германии или Кузбасс в России, и даже целые страны – например, Япония – оказались под угрозой превратиться в непригодные для жизни "техногенные" пустыни. Это начало привлекать внимание общественности, и малоудачные попытки исправить ущерб постепенно привели к пониманию, что Земля со всей совокупностью населяющих ее живых организмов – все же конечная система в практическом смысле этого слова, то есть влияние технической цивилизации на эту систему уже нельзя сбрасывать со счета.

Более того, промышленный выброс в атмосферу углекислого газа, неизбежно ведущий к повышению температуры на всей планете, предполагаемая опасность промышленного разрушения озонного слоя, защищающего нас от ультрафиолетового излучения, а также ряд других, менее известных явлений подрывает представление об обратимости всех процессов, навязанных природе человеком.

Существует два подхода к глобальным экологическим проблемам. Первый подход – по существу, пессимистический – считает невозможным предвидение глобальных экологических процессов, вызванных человеческой техникой, и рекомендует задержать ее развитие. Тогда, как предполагают сторонники этой точки зрения, природа сама исцелит нанесенные ей раны. Таким образом, пессимизм в отношении возможностей человеческого разума соединяется в этом воззрении с наивным оптимизмом в отношении саморегулирующих сил природы – оптимизмом, который привел уже, как мы увидим в главе 11, к провалу важного и дорогостоящего эксперимента. Никоим образом не очевидно, что Земля вернется к своему первоначальному состоянию, даже если полностью прекратить всякую техническую деятельность. Вера в неограниченную силу Земли характерна для некоторых "зеленых", по существу обожествляющих Землю, заменяя этим свою утраченную религию.

Другой подход – его можно назвать научным – находится в самом начале своего развития. Он исходит из того, что при неизбежном дальнейшем росте промышленной цивилизации нельзя рассчитывать на спасительные "регулирующие" силы природы, а надо разрабатывать высокотехнические системы жизнеобеспечения человека. Такие системы, необходимые для космических полетов, в небольших масштабах уже существуют и рассматриваются в главе 11.

Аналогии с уже рассмотренными типами экологических катастроф (глава 1) и приемы анализа динамики, выработанные там на примере вспышек размножения, до некоторой степени применимы к анализу взаимодействия цивилизации с биосферой.

В этой главе мы рассмотрим возрастание потребления энергии и некоторые его экологические следствия, в особенности "парниковый эффект". Далее, мы оценим различные способы производства энергии с экологической точки зрения. Наконец, мы опишем рост населения Земли и тенденцию к его стабилизации, проявляющуюся в последние десятилетия.

Энергопотребление

"Технический прогресс", последствия которого нас интересуют, не измеряется численностью населения. В эпоху истребления мамонтов этот прогресс, состоявший в усовершенствовании методов охоты, оказался сравнительно безобидным, приведя лишь к исчезновению одного вида, после чего население Земли, по-видимому, резко упало. В наше время плотно населенные сельскохозяйственные страны только начинают вводить новую технику, а относительно менее населенные страны ее давно уже применяют. Точно так же, "прогресс" нельзя измерять количеством потребляемой пищи: поскольку физиологические потребности человека неизменны, количество нужной ему пищи вряд ли меняется, да и состав ее, в смысле содержания различных веществ, остается тем же, так что потребление пищи в общем пропорционально численности населения. Численностью населения Земли мы дальше займемся в этой главе: она стимулирует и в то же время затрудняет технический прогресс, но сама по себе с ним прямо не связана.

Главная мера технического прогресса – это потребление энергии. Энергопотреблением человечества называется полное количество энергии, производимое (и тем самым потребляемое) на Земле в течение года. При этом мы не принимаем во внимание потери энергии вследствие несовершенства технических устройств (например, при передаче тока по проводам, когда значительная часть энергии теряется в виде бесполезно выделяемого тепла). Это лишь пример расточительности в использовании энергии. Поскольку экологически вредные последствия имеет главным образом производство энергии, нас не интересует здесь, как она используется. Поэтому мы отождествляем производство энергии с ее потреблением, считая все потери нерациональным способом потребления; это позволяет нам избежать совсем уж неуклюжего термина "энергопроизводство".

Начнем с данных об энергопотреблении в течение истории, в особенности усилившемся вследствие "технической революции", то есть после 1750-го года. В древнейшие времена потребление энергии сводилось к сжиганию дерева и другой биомассы, а количество этой энергии было, по-видимому, пропорционально населению. Мы не пытались оценить энергопотребление в "эпоху костров". Далее, в "эпоху сельского хозяйства" потребление энергии – тоже в виде биомассы – пропорционально росло вместе с населением, и можно считать, что до 1700 года на голову населения приходилась примерно одинаковая энергия (см. рис.1б). Начиная с 1700-го года имеются более или менее достоверные данные о потреблении ископаемых топлив и (в дальнейшем) "первичного электричества", получаемого другими способами. В таблице 1 эти данные, выраженные в миллионах тонн эквивалентного нефтяного топлива, приведены в первом столбце. Эти данные взяты из справочников ООН [2]. Во втором столбце указаны предположительные количества энергии, полученные из биомассы, по оценкам В. Смила [3]. Эти данные по необходимости неточны, поскольку потребление дров и других топлив в крестьянских хозяйствах почти не учитывалось статистикой; указываются их средние значения, а серая полоса на рисунке 1а изображает возможный разброс. Соответствующий график мы

Табл.1

заимствуем из книги [3]. На этом графике (черная линия) применена "логарифмическая шкала", позволяющая изобразить быстро растущую функцию на небольшом пространстве: по вертикали отложены логарифмы величины энергопотребления E. Таким образом, ордината этого графика y равна lgE (десятичному логарифму E), в некотором выбранном для оси ординат масштабе. Но слева указаны соответствующие значения самой величины E. Точность этого графика не очень велика, и в течение каждых пятидесяти лет он изображается прямолинейным отрезком: y = kx + a, где коэффициенты k и a различны для разных отрезков. Крутизна этих отрезков k измеряет быстроту, с которой росло потребление энергии в соответствующие пятидесятилетия.