МЕЖДИСЦИПЛИНАРНЫЙ ГУМАНИТАРНЫЙ СЕМИНАР
«ФИЛОСОФСКИЕ И ДУХОВНЫЕ ПРОБЛЕМЫ НАУКИ И ОБЩЕСТВА»


Макарьева А. М.

КРИЗИС СОВРЕМЕННОГО ЕСТЕСТВЕННОНАУЧНОГО ПОДХОДА К ИЗУЧЕНИЮ ЖИВОЙ ПРИРОДЫ

материалы 6-й ассамблеи молодых ученых и специалистов с. 39

Современное состояние цивилизации характеризуется быстрыми и неблагоприятными изменениями окружающей среды, как в локальном, так и в глобальном масштабе. Эти изменения однозначно связаны с увеличением антропогенного давления на биосферу. Главным проявлением этого давления является разрушение человеком естественных экосистем в ходе хозяйственной деятельности, объем которой пропорционален экспоненциально растущей численности населения Земли.

Несмотря на однозначную связь между разрушением естественных природных систем и деградацией приемлемой для человека окружающей среды, никаких существенных изменений в стратегии взаимодействия человека и природы не происходит. Можно было бы ожидать, что сигнал о необходимости таких изменений поступит от научной мировой общественности, поскольку именно последняя владеет огромной фактической информацией об особенностях функционирования живых систем и их мощного стабилизирующего воздействия на окружающую среду. (Примерами могут служить регуляция режима осадков на суше лесными экосистемами, регуляция концентрации атмосферного углерода экосистемами океана посредством биотического насоса, поддержание глобальной биотой устойчивости приемлемой для жизни среднеглобальной температуры Земли и проч.). Однако ученые, готовые предупредить человечество об опасности разрушения (освоения) естественных экосистем и необходимости немедленных мер по сокращению антропогенного воздействия на такие системы, составляют очень небольшую часть научной общественности.

Причина этого кроется в парадигме отношения естественной науки к живой природе. Хорошо известно, что существование жизни возможно в узких интервалах различных характеристик, определяющих окружающую среду. Так, например, фотосинтез — основа жизни на Земле — невозможен при температурах, больших +60 С или существенно меньших 0 C. Современная средняя приземная температура составляет +15 C, и не отличалась от этого значения больше, чем на десять градусов в ту или другую сторону за все время существования жизни. Чем определяется подобная устойчивость? Можно предположить, что многие ученые, не занимающиеся непосредственно климатологией, ответят, что эта температура определяется положением нашей планеты в солнечной системе, и тем, сколько энергии планета получает от Солнца.

На самом деле средняя приземная температура очень сильно зависит от величин альбедо (доля отраженной солнечной радиации) и парникового эффекта («шубы», в которую одета планета). При меняющихся альбедо и парниковом эффекте приземная температура на Земле может принимать значения от -100 С до +500 С, при которых никакая жизнь невозможна. Парниковый эффект может увеличиться за счет испарения из мирового океана воды главного парникового вещества земной атмосферы. Альбедо Земли сильно зависит от общей площади, занимаемой ледниками.

Исследования показывают, что современный климат Земли с его жидкой гидросферой (океаном) физически неустойчив (Будыко и др., 1985; North et al., 1981; Ingersoll, 1969; Gorshkov et al., 2000; Макарьева, Горшков, 2001). Это означает, что если бы климат определялся только физическими термодинамическими законами, то Земля должна была бы оказаться в одном из двух непригодных для жизни физически устойчивых состояний — твердой (оледенение) или газообразной (полное испарение) гидросферы.

Наблюдаемая устойчивость климата может быть объяснена только управляющим действием естественной биоты (т. е. фауны и флоры, организованной в экологические сообщества) Земли. Накопив за время эволюции огромное количество генетической информации, превышающее запасы информации в физическом окружении на много порядков (Горшков, Макарьева, 2001), и используя в качестве питания свободную энергию солнечного излучения, биота сформировала в глобальном масштабе мощный механизм управления окружающей средой. Мощность этого механизма на порядок больше мощности современной цивилизации.

Разрушая естественные сообщества и изменяя генетическую информацию видов в своих целях, человек разрушает биотическое управление окружающей средой и ставит окружающую среду Земли перед угрозой потери устойчивости и быстрого скатывания в непригодные для жизни физически устойчивые состояния.

В то же время современная естественная наука физическую устойчивость приемлемой для жизни окружающей среды принимает как аксиому. Такая парадигма отношения естественной науки к живой природе сформировалась в течение золотого века человечества, когда антропогенное разрушение биосферы было столь слабым, что никаких глобальных процессов неблагоприятного изменения окружающей среды не происходило. Это создавало впечатление того, что пригодная для жизни среда поддерживается сама собой. Это впечатление, облаченное в научные термины, стало основой для адаптационной концепции эволюции, согласно которой организмы не регулируют свою среду, а приспосабливаются к произвольно меняющейся окружающей среде. (Вопрос о том, почему такая непрерывно меняющаяся среда не стала за четыре миллиарда лет полностью непригодной для жизни, в биологической теории не ставится).

При благоприятной, неизменной окружающей среде в задачи естественной науки входило (помимо развития техники) кормить человека и лечить его. Соответственно, изучение живой природы происходило на примерах отдельных биологических видов, вырванных из их естественных экологических сообществ. Все живые организмы делились на полезных, которых можно использовать в хозяйстве или медицине, вредных, с которыми нужно бороться, и бесполезных, которые просто игнорировались и уничтожались, когда мешали хозяйству. Экологии, как науки о принципах функционирования не отдельных видов, а их сообществ, долгое время вообще не существовало. В то же время очевидно, что изучая отдельные виды, невозможно понять принципы функционирования экологических сообществ подобно тому, как изучая отдельные органы человека невозможно составить мнение о всех возможностях его поведения (например, о его способности к музицированию, рисованию, спорту, научным исследованиям).

В настоящее время среда обитания человека потеряла устойчивость, так как большая часть обеспечивающих эту устойчивость естественных экосистем нарушена. Принципиально важной стала задача определения мощности стабилизирующего воздействия естественных экосистем, чтобы восстановить их до уровня, при котором устойчивость глобальной окружающей среды будет восстановлена. Однако естественная наука продолжает руководствоваться старой парадигмой. Считается, что живые организмы в течение всего периода существования жизни приспосабливались к произвольно меняющейся окружающей среде. Поэтому предполагается, что большая часть из них смогут приспособиться и к современным условиям антропогенного освоения биосферы. Ускоряющееся вымирание многих видов также может рассматриваться как естественный эволюционный процесс, подобный, например, вымиранию динозавров. Именно поэтому до сих пор не существует научно-обоснованной стратегии сохранения биоразнообразия, которое в настоящее время предлагается сохранять в ничтожных по площадях зоопарках и заповедниках. Сколько видов сохранить и каких, решается произвольно, часто на эмоциональной или экономической основе. Такое отсутствие концептуальной поддержки со стороны естественной науки сильно подрывает природоохранные движения.

Иными словами, современная естественная наука поддерживает и оправдывает современное человечество в его эксплутационной политике по отношению к живой природе, несмотря на очевидность того, что эта политика приводит к деградации окружающей среды в глобальном масштабе. Причиной такого положения вещей является запаздывание развития теоретических принципов естественной науки по сравнению с быстро меняющейся ситуацией в мире.

Переосмысление теоретических основ естественной науки в мировом научном сообществе уже началось (в качестве примера можно привести деятельность Международной Геосферной Биосферной Программы (www.igbp.kva.se), объединяющей ученых, занимающихся проблемами выяснения роли биоты Земли в современных глобальных изменениях окружающей среды). От того, насколько быстро и эффективно пойдет этот процесс, напрямую зависит вероятность преодоления человечеством современного глобального экологичекого кризиса.

 


Макарьева Анастасия Михайловна — канд. физ.-мат. наук, младший научный сотрудник Отделения теоретической физики Петербургского института ядерной физики им. Б. П. Константинова РАН.

ПРИМЕЧАНИЯ

Будыко М. И., Ронов А. Б., Яншин А. Л. (1985) История атмосферы. Л.: Гидрометеоиздат.
Горшков В. Г., Макарьева А. М. (2001) К вопросу о возможности физической самоорганизации биологических и экологических систем. Доклады РАН, 378(4), 570–573.
Макарьева А. М., Горшков В. Г. (2001) Парниковый эффект и проблема устойчивости среднеглобальной температуры земной поверхности. Доклады РАН, 376(6), 810–814.
Gorshkov V. G., Gorshkov V. V., Makarieva A. M. (2000) Biotic Regulation of the Environment: Key Issue of Global Change. Springer-Praxis Series in Environmental Sciences, Springer-Verlag, London, 367 pp.
Ingersoll, A. P. 1969. The runaway greenhouse: A history of water on Venus. J. Atmos. Sci. 26, 1191–1198.
Rasool, S. I., de Berg, C. (1970) The runaway greenhouse and the accumulation of CO2 in the Venus atmosphere. Nature, 226, 1037 1039.

© СМУ, 2001 г.