Современная экологическая парадигма, основанная на биосферецентризме¹, является такой же ложной, как и отброшенная концепция антропоцентризма, поскольку любые центростремительные тенденции в познании общих законов развития порочны. В природе доминируют периодичные, а не какие-то центробежные или центростремительные тенденции. Примером служит эволюция материального мира в структуре расширяющейся Вселенной.

Поскольку жизнь не представляет собой особой формы существования материи, а является ее производной, то применительно к жизни, в том числе ее разумной составляющей, а также биосфере применимы естественные законы самоорганизации, базирующиеся на фундаментальных принципах синергетики.

Автор на основе оценки ассимиляционного потенциала биосферы, пришел к выводу о ложности представлений, что хозяйственная деятельность человека сравнима по вещественному и энергетическому ее влиянию на биосферу с геологической силой, сформировавшей структуру и функцию биосферы за 4,6 млрд. лет. Биоэнергетический потенциал биосферы в миллиарды раз превышает энергетические возможности хозяйственной деятельности человека. А ее ассимиляционный потенциал (как способность к восстановлению своей структуры и функции) является ненарушенным. Поскольку не нарушены процессы круговорота вещества в ней² . В этом смысле все экологические проблемы, которые большинство исследователей связывает именно с хозяйственной деятельностью, не являются неразрешимыми, а представляют собой следствие неполноты знаний о сущности сбалансированной обменными процессами структуры и функции биосферы.

Функция биосферы (ее сбалансированность) определяется непрерывным обменом (круговоротом) вещества и энергии во всех ее составных частях структуры. Биосфера представляет собой целостную динамическую самоорганизующуюся систему. Порожденная жизнью, биосфера открыта для получения солнечной энергии, незначительной доли метеоритного вещества и космической пыли, диссипирует в космическое пространство часть тепловой энергии и легких газов. Сама же жизнь на Земле как таковая представляет собой автономно существующую систему, обменивающуюся веществом, энергией, и информацией с космическим пространством и представляет собой, по сути и масштабам, явление космическое³ . Если в целом Земля является открытой системой, имеющую энергетическую, гравитационную связь с космосом, обладающей общей генетической историей образования, то биосфера (сфера жизни) существует как самоорганизующаяся система, получившая развитие из преджизненных форм, широко распространенных в остальном космическом пространстве. Произойдет ли расселение жизни в окружающее пространство, зависит только от способности человека к искусственной панспермии. В этом смысле самоорганизующуюся деятельность человека можно рассматривать как неразрывно связанную сущность со структурой и функцией биосферы, спровоцировавшей на каком-то этапе появление в своем лоне разумной ее составляющей. Таким образом, отделять человека и его хозяйственную деятельность от естественной самоорганизующейся сущности биосферы бессмысленно. Человек вместе с ней представляет собой такой же естественный ход преобразований в структуре и функции биосферы, как все подверженное эволюции в ней. Искусственное от человека – не может быть не естественным от биосферы.

Мы не можем отделить понятием искусственно или естественно то, что камнеточица, разрушая силикатную основу камня, не превращает продукты этой деятельности в искусственные. Потому как понятие искусственное мы почему-то наделяем как свойство, идущее от человека. Такая же деятельность в природных системах принадлежит землеройкам, корневым системам растений, червям, бактериям, формирующим почву и т.д. Сама жизнь естественные абиотические системы «обезличивает» все, превращая окружающий мир в биосферу! Так почему же мы, наделенные разумом, не можем понять единства природы и человека? Почему мы, заметив свою деятельность в природных системах, убоялись этой деятельности? Почему же мы искусственно разделяем разумное от неразумного, зная, что нельзя провести границу между живым и неживым, между сознательным и бессознательным, между разумным и неразумным в существующем многообразии живого?

Структура биосферы, состоящая из атмосферы, гидросферы и литосферы, находящиеся в непрерывном обмене веществом и энергией является сама производной жизни, а функция биосферы, заключающаяся в поддержании жизни на Земле, представляет такое же единение структуры и функции, как живое и неживое в ней.

Некоторые склонны утверждать, что хозяйственная деятельность человека «уничтожает» живое или ограничивает ареал распространения живого, лишая биосферу биоразнообразия. Но именно человек создает экологические ниши и условия для множества живых организмов, уживающихся с ним. Он, как один из факторов эволюции, способен изменить не только среду обитания, но и провоцировать естественный отбор с той только разницей, что медленно (или вяло протекающие) эволюционные процессы он способен заменить на быстропротекающие, спровоцировав мутации в живых организмах посредством своего воздействия на окружающую среду. Вопрос заключается не просто в сокращении биоразнообразия, а в том, как оно скажется на развитии или даже выживаемости человека, как вида? Можно бросить вызов скептикам – никак! Человек сегодня уже способен к генетическому воспроизводству. И его саморазвитие не способно остановить ничто, даже он сам. Поскольку разум является самой изощренной самоорганизующейся и самопознающей системой во Вселенной. На такое самопознание не способна даже Природа.

Некоторые специалисты утверждают в сознании современного общества мысль о возникновении опасности, когда человек может не избежать участи «чашечки Петри». В условиях чрезмерных темпов социально-экономического развития, растущего населения и потребления он может способствовать утрате ассимиляционной функции биосферы. Как мы уже покажем ниже, он этого не способен сделать ни энергетически (превысить энергетический потенциал биосферы), ни функционально (подорвать основу круговорота вещества и энергии в биосфере), ни вещественно, потому что, осознав такую опасность, он не допустит этой ситуации по принципу хотя бы законов самосохранения. Опаснее локальные возмущения и потеря ассимиляционного потенциала конкретной части территории, где концентрируется большая плотность населения, характеризующаяся присущей ей неспособностью справиться с возникшей той или иной экологической ситуацией. В этом случае свою хозяйственную деятельность человек должен соизмерять с возможностями окружающей среды восстанавливать свои качества. В глобальном плане человек не способен уничтожить ни самого себя, ни, тем более, жизнь. Она, возникнув до человека, будет существовать и без него, если он не сможет решить проблемы своего развития на основе разума⁴ .

Тепловой (энергетический) баланс биосферы

Важнейшей функцией биосферы является сохранение энергетического баланса в системе гидросфера – атмосфера. Этот баланс представляет собой зарегулированный во времени процесс поглощения солнечной радиации, формирования турбулентных потоков теплоты фазовых переходов воды, длинноволновой радиации, поступающей от земной поверхности в космос.

Океан, один из важнейших терморегуляторов планеты. Исходя из того, что в среднем обновление мирового океана завершается через 500 лет, за всю историю своего существования (если считать, что возраст самых древних осадочных пород 4,1 млрд. лет) обновил воду 8200000 раз. Если его соленость океана сегодня в среднем составляет 35 промилле, то за один цикл обновления вод в океане соленость в ней повышалась всего на 0,004 мг/л. При условии, что поступление солей в воду океана шло равномерно.

В атмосфере, в подземных водах суши корнеобитаемых зон почвы, в руслах рек водообмен идет быстрее. Так, за счет круговорота воды в атмосфере она в течение года обновляется почти 36 раз, в подземных водах суши корнеобитаемых систем – 5 раз, в руслах рек – более чем 18 раз.

Лед за счет сублимации испаряется. С учетом цикла круговорота (2000 лет и всего объема ледников 2467 млн. куб. км) за счет испарения ледниковой массы в год в круговорот будет вовлечено 1,235 млн. куб. км воды. Подчеркнем, что ледники периодически испарялись всегда и связывать сегодняшние явления сокращения их объема с хозяйственной деятельностью человека не корректно!

Таким образом, за счет круговорота воды человечеству в будущем не грозить ни ее потеря, ни загрязнение до уровня невозможного восполнения ее качества за счет ассимиляционной функции биосферы.

Если учесть, что теплота парообразования 1 кг воды составляет 1 * 10⁶ Дж, то на испарение всего Мирового океана придется затратить энергии около 1,4 * 10²⁵ Дж, а на испарение льда современных ледников – 1,25 * 10²⁵ Дж. Теплоемкость же океана⁵ оценивается на 4 порядка меньше и составляет 3,268725 * 10²¹ Дж * кг. Таким образом, существует противоречивость в оценке теплоемкости Мирового океана. Это связано, скорее всего, с неверной оценкой водной массы. На наш взгляд не учтена масса воды, сконцентрированная в форме многолетне мерзлых пород на Земле.

Объем водяного пара, содержащегося в атмосфере Земли, достигает 1,3 * 104 км3.

За год с поверхности Мирового океана испаряется 3,5 * 10⁵ км3, а с поверхности суши 7,0 * 10⁴ км3 воды. Испарения выпадают в форме осадков над океанами 3,2 * 10⁵ и над сушей 1 * 10⁵ км3. Таким образом, водяной пар в атмосфере Земли в течение года обновляется более чем 32 раза (в среднем через 11 суток). Промывание атмосферы водяным паром происходит, таким образом, постоянно.

Испарение водной поверхности приводит к её охлаждению, следовательно, к понижению температуры поверхности и к замедлению процесса испарения. Испарение может прекратиться при ограничении доступа энергии на испарение. То есть, энергетический баланс в системе гидросфера – атмосфера весьма устойчив, чтобы реагировать на тепловые возмущения хозяйственной деятельности человека.

Обращает на себя внимание близость энергетических затрат на испарение воды Мирового океана и ледников, что наталкивает на мысль о «зарегулированности» круговоротом энергетических затрат на испарение и замерзание воды в биосфере.

В этом смысле весьма спорно связывать глобальное повышение температуры только за счет повышения объемов выбросов парниковых газов, в особенности СО₂. Устоялось мнение, что в атмосфере произошло увеличение количества углекислого газа до 20% (при средней его величине в составе атмосферы 0,034%). И это, мол, провоцирует глобальное повышение температуры поверхности Земли на 1 – 1,5 °С. На самом деле, это количество выбросов углекислого газа может быть связано либо живым веществом за счет фотосинтеза, либо изъято из атмосферы в форме образования карбонатных осадков в водоемах Земли. Круговорот углекислого газа, таким образом, сбалансирован обменными процессами в системе гидросфера – атмосфера – жизнь.

Не учитывается и другое обстоятельство, что загрязнение атмосферы приводит к обратному эффекту – похолоданию в таком же диапазоне температур за счет поглощения пылью поступающей на поверхность Земли солнечной энергии. Антропогенные выбросы в атмосферу по некоторым оценкам⁶ могут отражать до 40% приходящей солнечной радиации. Солнечная радиация у поверхности земли уменьшается на 20% только за счет конденсационных выбросов авиатранспорта.

Инертность процессов теплообмена в атмосфере Земли и на её поверхности отражаются на периодическом характере повышения и понижения температуры в локальных частях земного шара. Такая периодичность в биосфере существовала с момента ее зарождения Земли, как геологического тела. Существует сейчас, и будет проявляться всегда, потому что в эти процессы вовлечены разные по происхождению, интенсивности, времени действия агенты биосферы, работающие по принципу строго сбалансированных в пространстве и времени возмущений разного знака.

Главным стабилизирующим фактором, поддерживающим инертность (устойчивость) биосферы, является жизнь. Человек не является исключением. Осознание им причин и механизмов изменения качества биосферы под влиянием его хозяйственной деятельности, определяет разумный учет факторов (на основе познания законов самоорганизации биосферы), определяющих устойчивость функций биосферы, направленных на поддержание условий существования жизни на Земле.

Инертность биосферы и природной среды

Сложилось не совсем верное представление о том, что хозяйственная деятельность человека настолько сильно влияет на структуру и функцию биосферы, что возникло даже представление о ее деградации. Термин «деградация» в данном контексте совершенно неприемлем к естественным развивающимся системам, коей является биосфера. Тем не менее, этим термином пользуются весьма широкие круги специалистов. Но так ли это?

Чтобы разобраться в этом непростом вопросе, надо было бы сравнить инертность биосферы как показатель способности ее к сопротивлению возмущающим факторам. Одним из таких возмущающих факторов считается хозяйственная деятельность человека.

Обратимся вначале к понятию инертности природной среды.

Инертность природной среды представляет собой свойство сохранять свое состояние, когда действующие на неё возмущения или отсутствуют или взаимно уравновешены (сбалансированы). При действии неуравновешенной системы сил (например, внешних воздействий или внутренних естественных причин) инертность проявляется в том, что природная среда изменяет свое состояние постепенно и тем медленнее, чем больше её масса (масса составляющих компонентов природной среды: атмосферы, гидросферы, литосферы), являющейся мерой инертности природной системы.

Воспользовавшись данными по сопоставлению массы биосферы, литосферы, гидросферы, живого вещества и человека⁷ можно сделать вывод о том, что инертность биосферы почти в 100 миллиардов раз больше инертности вовлечения массы вещества в хозяйственную деятельность человеком. Отсюда можно сделать вывод о том, что процессы, связанные с хозяйственной деятельностью человека, не способны в краткосрочном плане изменить структуру и функцию биосферы. К тому же нельзя вычленять самого человека из системы биосферы, поскольку он вместе cо своей деятельностью является ее подсистемой, связан своим происхождением с ней и взаимодействием на длительном пути своей эволюции.

Продолжительность биологического цикла основных, наиболее распространенных тяжелых металлов, также невелика и втянута в естественный круговорот вещества, в интервале 5 – 100 лет (таблица 1).

Таблица 1: Баланс элементов биологического цикла( по А.П.Лисицину, М.Е.Виногорадову, В.В.Гордееву)

Элемент	Масса элемента в эвфотическом слое (0 – 200м) океана, 106 т	Захват элемента планктоном,106 т	Растворенный речной сток,106 т	Продолжительность биологического цикла, годы
Fe	217	25	15	8,7
Al	76	2,2	5,7	34,5
Мn	15,5	0,23	0,35	67,4
Zn	191	15	0,71	12,7
Cr	10	0,096	0,035	104
Cu	55	1,1	0,25	50
Cd	2,4	0,02	0,007	120
Hg	1	0,0096	-	104
Ni	0,18	0,22	0,089	82
Pb	2	0,45	0,035	4,4
S	0,7	0,19	0,0014	3,7
Ag	3,5	0,004	0,007	875
Ba	620	1,1	0,7	564
Ti	35	0,54	0,11	65

Человек, вовлекает в круговорот вещества только ничтожно малую часть земной коры, небольшую часть воды (включая промышленность, сельское хозяйство), атмосферный воздух и само живое вещество. В рамках этого круговорота он не изменяет ни объем живого вещества, ни литосферы, ни воды, поскольку его деятельность в первом приближении можно рассматривать как сбалансированный замкнутый цикл этого обмена в течение 100 лет (таблица 1). То есть, механизм инертности протекающих обменных процессов лишь задерживает процесс воспроизводства качества, но не изменяет его. Человек, добывая полезные ископаемые, увеличивает скорость обменных процессов в системе литосфера – ландшафты – гидросфера – атмосфера. Природа также изменяет ландшафты, формирует обменные процессы, но они протекают в отдельных средах медленнее, в других быстрее. Результирующий эффект может быть сбалансирован со степенью влияния на эти среды с хозяйственной деятельностью человека. Однако никем еще не учтен потенциал изменения ландшафтов от влияния естественных катастроф по сравнению с хозяйственной деятельностью человека. На самом деле происходящие землетрясения, цунами, вулканизм, ураганы, торнадо, также влияют на ландшафты, на многообразие живого вещества, на гидросферу и атмосферу. Просто учесть долю каждого явления в биосфере невозможно из-за обменных процессов, происходящих в ней.

К понятию энергетической инертности

Если принять во внимание, что естественный энергетический потенциал биосферы (w ) складывается в течение времени её эволюции t, то:

w = Q * t , (1)

а возмущающая компонента энергии delta q связана с влиянием хозяйственной деятельности человека с момента его появления в биосфере (delta t) , то часть потенциальной энергии биосферы (dQ)

dQ = dq * dt (2)

должна быть направлена на подавление энергетических возмущений хозяйственной деятельности человека путем переработки производимых им отходов в естественные формы существования соединений, которые могут быть вовлечены в круговорот вещества в биосфере на условиях поддержания жизни.

Здесь Q , q - Вт * м-2 * с, t – c.

Возможность природы восстанавливать естественный круговорот вещества в биосфере путем поддержания условий существования жизни, в первом приближении можно отождествить с ассимиляционным потенциалом биосферы (от слова ассимиляция – усвоение), потенциальная энергия которой (omega) окажется меньше потенциальной энергии, поддерживающей энергетический баланс биосферы на величину dQ :

dQ = (Q-dq) * (t - dt) (3)

Следовательно, для возврата природной среды в исходное состояние балансовой величины (1) потребуется время, соизмеримое с - dt, а энергия, соизмеримая с -dq.

Поскольку в системе биосферы сохраняется баланс прихода (солнечная радиация) и диссипации (потери) энергии в космос за счет теплового изучения Земли, что и определяет необходимые условия (энергетические параметры) существования жизни, то возникает вопрос, откуда биосфера должна черпать энергию на ассимиляцию?

Если из существующего теплового баланса, то он непременно нарушится. Это, во-первых. Во-вторых, природа биосферы устроена таким образом, что она не может ассимилировать все, что произвел человек, включая рассеяние энергии в биосфере (в течение, например, одного поколения людей), её металлизацию такими темпами, которыми производит отходы человек. Следовательно, на ассимиляцию необходимо время, дефицита которого природа не знает.

Сколько необходимо времени, чтобы вернуть биосферу если не в исходное, то хотя бы в состояние непрерывного круговорота вещества, поддерживающего жизнь?

Ответ на первый вопрос можно найти в том, что, человек, извлекая запасы углеводородов и рассеивая их в биосфере, повышает её энергетический потенциал⁸ . То есть, он как бы возвращает в биосферу накопившуюся протосолнечную энергию, аккумулированную в углеводородном сырье за многие сотни миллионов лет. «Перегревает» биосферу. В этой связи, величина извлеченной человеком энергии dQ = dq * dt и должна быть компенсационной величиной энергии, направленной на процессы восстановления качества биосферы, поскольку она избыточна и не входит в систему естественного энергетического баланса, поддерживающего жизнь на Земле.

В рамках исторически (за весь геологический период 4,6 млрд. лет) сложившегося энергетического баланса на Земле и законов сохранения энергии, потенциальная энергия ассимиляции должна перейти в новую форму – аккумуляции энергии в слоях Земли в виде захоронения Сорг, из которого в будущем будут создаваться аналогичные углеводороды. Другими словами, в настоящее время хоть медленно, но должен происходить процесс образования углеводородного сырья!

Остальные (нетрадиционные виды энергии) сбалансированы биосферой. Отъем части энергии солнечного излучения (с помощью гелиоэнергетики, доля которой несоизмеримо мала в объеме используемой человечеством тепловой энергии), достигающего поверхности Земли и переизлучение её в пространстве биосферы связано с процессом баланса теплового излучения Земли. Ядерная энергия связана с процессами аккумуляции энергии при синтезе ядер 235U, который не связан с процессом формирования биосферы Земли. Энергия, извлекаемая из кинетической энергии падающей воды и рассеиваемая в пространстве биосферы, связана с балансовыми затратами энергии на строительство ГЭС, отторжения земельных угодий (как следствие уменьшение поглощения солнечной энергии поверхностью), увеличение зеркала воды, уменьшающей альбедо.

Время, необходимое на воспроизводство качества окружающей среды в рамках структуры и функции биосферы, представляет собой ее инертность (а возвратное состояние – инерционность), с которой возвращается среда и биосфера в качественное исходное и энергетическое состояние, способное поддерживать жизнь.

В условиях естественных и антропогенных возмущений природной среды, при сохранении энергетического баланса в биосфере, баланса массы живого вещества, должен увеличиваться процесс минерализации (согласно уравнению фотосинтеза) органического вещества с переводом его в современные осадки водоёмов. Следовательно, увеличивающаяся доля рассеяния энергии в биосфере хозяйственной деятельностью человека, например, должна быть компенсирована увеличением скорости накопления осадков в современных водоемах. Что на самом деле и происходит.

Следовательно w – энергетический потенциал биосферы как системы обеспечивающей круговорот вещества и энергии в ней будет тем меньше, чем выше энергетическое влияние на биосферу со стороны хозяйственной деятельности человека в единицу времени. При этом w = Q * t (биосферы) и dQ = dq * dt (человека).

При условии, если

w = dQ (4)

ассимиляционный энергетический потенциал биосферы будет равен нулю.

Физический смыл такого состояния в том, что биосфера уже никогда не сможет вернуться в исходное состояние, поддерживающее условия существования жизни, если постоянно во времени антропогенный энергетический вклад будет сбалансирован с ассимиляционным потенциалом биосферы. Возникает понятие утраченной человеком природной среды в рамках имеющихся представлений о существующих видах качества окружающей человека среды⁹ .

Если же сравнить время формирования биосферы в интервале 4,6 * 10⁹ лет, что соответствует значению 1,45 * 10¹⁸с, временем существования хозяйственной деятельности человека с рубежа становления вида Homo sapiens sapiens (67 000) лет назад, или 2,1 * 10¹²c, то очевидно инертность биосферы в 0,69 * 10⁶ раз выше инертности хозяйственной деятельности человека. А поскольку чрезмерное давление на окружающую природную среду человек начал оказывать всего не более чем 100 лет назад (3,15 * 10⁹c), то инертность (как функция инерционности) биосферы выше по времени своего накопления энергетического потенциала 0,46 * 10⁹ раз!

Как мы уже показали выше инертность биосферы по массе почти в 100 миллиардов раз больше инертности по отношению к биомассе человека. По времени же инертность биосферы в 460 миллионов раз больше инертности хозяйственной деятельности человека. Таким образом, инертность биосферы несоизмеримо выше инертности хозяйственной деятельности человека. В обозримом будущем влияние человека на структуру и функцию биосферы ограничивается ее компенсационными функциями.

В условиях современных темпов давления на нее со стороны человека ему, чтобы сравняться с энергетическими возможностями биосферы потребуется 0,46 * 10⁹ * 100 = 46 * 10⁹ лет! То есть, ассимиляционная функция биосферы способна неограниченное время сосуществовать с хозяйственной деятельностью человека и обеспечивать условия поддержания жизни на Земле. Таким образом, жизнь на Земле не может быть уничтожена человеком.

Эти рассуждения можно подтвердить следующими расчетами.

Например, если учесть, что инсоляция на протяжении всей геологической история была постоянной¹⁰, то, приняв сегодняшнюю инсоляцию в среднем 470 Вт * м-2 за пределами атмосферы (она существенно меняется в зависимости от широты местности и в летнее время составляет от 440 Вт * м -2 вблизи экватора, 500 Вт * м-2 вблизи полюса), суммарная энергия солнечной радиации пришедшая к поверхности Земли за 4,6 миллиарда лет, составит: 470 * 1,45 * 10¹⁸ с = 6,815 * 10²⁰ Вт * м -2 * с. На всю поверхность Земли за всю историю ее существования Солнце продуцирует 1.812 * 10³⁵ Вт * с.

Таким образом, энергетически биосфера представляет собой более инертную структуру по времени своего существования, массе и энергии, чем инертность хозяйственной деятельности человека. Вклад хозяйственной деятельности человека в инертность биосферы чрезвычайно мал, чтобы говорить о существенном изменении им ее структуры и функции. Даже если бы он захотел, то оказался бы не способен повлиять на инертность биосферы существенным образом при современной технологической вооруженности.

Но дело в том (и это главное), что энергетические выбросы в биосферу человек осуществляет локально, на небольшой части поверхности Земли. Именно локальные тепловые энергетические аномалии приводят к ощутимым тепловым возмущениям в атмосфере, содержащей то или иное количество влаги. Возникают климатические аномальные потоки, вносящие дисбаланс в вековые его вариации, которые обязательно будут нивелированы во времени в силу выдающейся тепловой инерционности биосферы в целом. Однако локальная нивелировка может произойти медленно или скоротечно (скачкообразно). Во втором случае возврат системы в исходное состояние климата в конкретном пространстве (регионе) может быть более серьёзным, более жестким (даже катастрофическим) , чем выход из сбалансированного ранее состояния. Все зависит от механизма сочетаний случайных флуктуаций, которые могут создавать резонансные климатические эффекты (последствия).

Оценка ассимиляционного потенциала природной среды и биосферы

В рамках современного состояния окружающей среды могут сосуществовать экосистемы аборигенов и трансформированные экосистемы:

А_п = S( Э_a – Э_m) , (1)

где А_п – ассимиляционный потенциал окружающей среды на единицу площади S, Э_a = б_a + бц_a – экосистема аборигена, состоящая из аборигенного биотопа (б_a) и аборигенного биоценоза (бц_a) , содержащего экосистему трансформированной природы Э_m = б_m + бц_m, состоящей из трансформированного биотопа (б_m) и трансформированных биоценозов (бц_m) .

Физический смысл этого соотношения заключается в следующем:

При наличии естественной (не затронутой хозяйственной деятельностью человека) природной экосистемы

[ Э_m = б_m + бц_m ] -> 0, то есть А_п = S * Э_a или А_п = S * (б_a + бц_a).

При равных долях и в равных условиях сосуществования аборигенных и трансформированных экосистем Э_m=Э_a, А_п-> 0. Это означает, что в интервале ассимиляционного потенциала от +1 до 0 могут сосуществовать естественные и трансформированные экосистемы. Ноль - граница, разделяющая существование трансформированной и модифицированной среды. При Э_m >Э_a, А_п<1,0, представляет собой модифицированную экосистему, ассимиляционный потенциал которой имеет отрицательную величину. Отсюда из нижеследующей схемы (рисунок) следует:

       -1         0(a0)      +1
        <---------+--------->
       a-1                   a+1

Флуктуации ассимиляционного потенциала от естественной (а+1) к трансформированной (а0) и модифицированной среде (а-1) .

что в процессе расширения хозяйственной деятельности на поверхности Земли происходит замещение естественных трансформированными и модифицированными экосистемами, биотопами и биоценозами.

При этом возврат в естественную среду и экосистему возможен только в интервале ассимиляционного потенциала 0 – (+1). В интервале 0 – (–1) утрачиваются естественные экосистемы и сосуществуют только модифицированные (искусственные), включая модифицированные биотопы и биоценозы. В последнем случае возврат к естественным средам, экосистемам, биотопам и биоценозам невозможен.

Таким образом, хозяйственную деятельность человека можно рассматривать как один из факторов эволюции. Искусственно изменяя природную среду, он способствует приспособлению и выживанию только тех видов из естественного биотического разнообразия, только тех экосистем с биотопами и биоценозами, которые могут сосуществовать с ним (селекция растений и животных – одна из сфер превращения естественных биотопов, биоценозов, экосистем человеком). Остальные будут постепенно утрачиваться. В условиях длительного существования рода человеческого неизбежна трансформация естественной среды под его влиянием. Однако это не приведет к исчезновению Нomo sapiens как вида. Человек вместе с природой на основе коэволюции с ней превратится в доминирующий средоформирующий фактор, роль которого до него выполняла исключительно природа. Лить слезы по утраченной естественной среде также не уместно, как жалеть утраченные времена дикого существования человека в условиях дикости самой природы. Человек не для того понял суть стрелы времени, обращенной только в будущее, чтобы пытаться повернуть время вспять. Нельзя пользоваться энергетическим потенциалом системы, не изменяя ее потенциал. Либо вместе с ней (коэволюция), либо она без нас (естественная сущность природы).

В рамках проведенного анализа, можно утверждать, что ассимиляционный потенциал биосферы, природных комплексов, окружающей среды не влияет на энергетический механизм круговорота живого вещества (закон сохранения биомассы остается незыблемым). Он является своего рода катализатором процесса смещения среды из естественной в модифицированную, а затем в трансформированную. Потенциал ассимиляционной функции среды может флуктуировать в пределах относительных величин – 1,0 и + 1,0.

Отсюда, с какой скоростью уничтожается естественная, с такой стремительностью создается трансформированная экосистема. Именно в этом смысле при Ап > 0 ассимиляционный потенциал сбалансирован законом действия и противодействия.

Это опять наводит на мысль о неуничтожимости жизни на Земле. Под влиянием то ли человека, то ли самой природы, она неизбежно будет принимать те формы, структуры, то разнообразие, которое станет устойчивым в окружающем мире непрерывного движения и превращения вещества и энергии. Деятельность человека указывает на неизменный характер её превращения в зависимости от превалирования той или иной тенденции в развитии экосистем. На смену одним неизбежно придут другие экосистемы и биотопы с биоценозами. Это бы неизбежно происходило и произошло бы само собой, эволюционным шагом. Только эту изменчивость ускорил сам человек своими достижениями в области использования науки и технологий. В этом смысле, как еще заметил В.Вернадский, П.Шарден биосфера переходит в новое качество – ноосферы. Подчеркнем особо: переходит уже, а не когда-то перейдет, как думали классики. А если точнее выразиться переходит с периода появления хозяйственной деятельности человека¹¹ .

Инертность гидросферы. Ее ассимляционная функция

Значительной инертностью к внешним воздействиям обладает мировой океан и ледники. Именно они являются тем инерционным механизмом, которые сдерживают флуктуации ассимиляционной функции гидросферы. Почти на три порядка меньше инертности вод океана инертность поверхностных вод, не входящих в мировой океан. Следовательно, основные запасы пресных вод быстрее подвержены обменным процессам, чем соленые воды мирового океана. Значительной инертностью обладают подземные воды глубже горизонта 750 м. Инертность же атмосферы почти в миллиард раз меньше инертности гидросферы. Наименьшей инертностью, а, следовательно, наибольшей способностью быстро восстанавливать свои качества, обладает водный речной сток. При этом характеризуется самым низким ассимиляционным потенциалом и большей нарушенностью экосистем (таблица 2).

Таблица 2: Примерное распределение мировых запасов вод, ассимиляционный потенциал и инертность гидросферы¹²

Местонахождение	Масса, г	Доля от общего количества, %	Продолжительность возобновления воды в секундах	а	Iгидро. = m * a * t, г * с
Мировой океан	1307,49×1021	97,39	157680000000	0,981	2,022×1035
Поверхностные воды суши. В том числе:
ледники и полярные ледниковые покровы;	24,67×1021	1,83	63072000000	1,0	1,555×1033
пресноводные озера;	0,123×1021	0,0093	3153600000	0,9	3,491×1029
соленые озера и внутриматериковые моря;	0,084×1021	0,0063	1576800000	0,9	1,192×1029
вода рек	0,0003×1021	0,00002	1576800	0,8	3,784×1023
Всего поверхностных вод	24,88×1021	-	62608466450	0,9	1,402×1032
Подземные воды суши (корнеобитаемая зона почвы)	0,012×1021	0,00094	7884000	0,9	8,515×1025

Сравнительные показатели инертности составляющих систем гидросферы убеждают, что гарантами неизменности ассимиляционной функции гидросферы (ее сбалансированности) выступает океан и ледники, которые стабилизируют обменные процессы в атмосфере, гидросфере и литосфере не только энергетически, на что обращалось внимание выше, но и вещественно, гарантируя устойчивость круговорота воды в биосфере. Периодическое изменение мощности ледников на поверхности Земли есть закономерный геологический процесс, не зависящий от влияния хозяйственной деятельности человека. Похолодание и потепление, связанное с изменением мощности ледниковых покровов, происходило и до появления хозяйственной деятельности человека. Эта периодичность, скорее всего, связана с периодической активностью Солнца, вулканической деятельностью на Земле. Прогнозируемое снижение солнечной активности к средине этого века приведет к похолоданию на Земле и постепенному увеличению мощности ледниковых покровов.

А что же литосфера? Ее масса равна 5,1 * 10²⁵г. Поскольку в целом ее состояние зависит исключительно от естественных причин¹³ , то ее можно считать абсолютно инертной. Так как обменные процессы в минеральном составе охватывают не тысячи и даже не миллионы, а десятки миллионов, а для некоторых частей литосферы сотни миллионов лет. В этом смысле ее инертность превышает инертность мирового океана в миллиарды раз. Каменная оболочка Земли является гарантом непрерывного разрушения и воспроизводства почв через механизм осадкообразования, агентов различных видов выветривания горных пород, самой жизни. Таким образом, ассимиляционный потенциал биосферы в целом не может быть ниже 0,97 – ниже ассимиляционного потенциала гидросферы, потому как ассимиляционный потенциал атмосферы и литосферы в целом постоянен на уровне 1,0.

Распаханность почвенного пространства Земли оценивается в 43%. Ее загрязненность достигает 50% (избыточное внесение удобрений, пестицидов и т.д.). Биоразнообразие в обработанных почвах сведено к воспроизводству монокультур соседствующих с сохранившимся разнообразием приспособившихся биоценозов к непрерывной обработке почвы. Нарушенность структуры почвенного покрова (населенные пункты, сооружения, дороги, предприятия, инфраструктура) достигает 12%. Около 8% территории занято искусственными насаждениями (парки, лесоохранные и средообразующие зоны, искусственные водные сооружения¹⁴ . Таким образом, ассимиляционный потенциал почвенных ресурсов едва достигает величины 0,37. Если принять во внимание, что ежегодное исчезновение почв с лица земли достигает около 1% общей обрабатываемой площади, то величина ассимиляционного потенциала поверхности Земли может быть принята равной 0,36. То есть на ее поверхности доминируют трансформированные (64%) над естественными почвами (36%). Другими словами, с учетом того, что ассимиляционный потенциал биосферы составляет величину около 0,97, то с переводом естественных почв в трансформированные на 1/3 части земного пространства ассимиляционная функция биосферы должна составлять величину не более 0,52, что является абсурдом. Так как был бы нарушен естественный круговорот вещества и энергии в биосферы почти на половину. А на самом деле он сбалансирован вещественно и энергетически.

Стоит ли горевать том, что 64% почв являются трансформированными? И да, и нет. Да, потому что утраченная естественная функция почв необходима как резерв генофонда биоценозов и экосистем аборигенов почвы. Нет, потому что только обработанная человеком почва способна прокормить растущее население планеты. Естественные почвы просто не способны на это по причине не только более низкого их плодородия, но и в силу их необрабатываемости. Именно агроэкосистемы решили проблему питания растущего населения планеты, а не целина, где возможно исключительно собирательство. Оно, как известно не дало ни сытость, ни богатство населению планеты при средней продолжительности жизни человека в 22 года до неолита и 37 лет в средневековье.

Таким образом, несмотря на, казалось бы, низкий ассимиляционный потенциал почвы в структуре и функции биосферы, человечество крайне не заинтересовано в возврате почв и экосистем-аборигенов. Да это и невозможно до тех пор, пока на земле существует хозяйственная деятельность человека. Парадокс заключается в том, что ассимиляционный потенциал почвенных ресурсов, вовлеченных в оборот сельскохозяйственного производства, не может включаться в основу расчета ассимиляционного потенциала природной среды. Он может включаться только в случае отчуждения земель, не связанных с производством продуктов питания (например, под инфраструктуру, города и веси) и в случае загрязнения почв сельскохозяйственного назначения¹⁵ .

Необходимость расчета биомассы и оценки способности ее воспроизводства отпадает в силу ее постоянства в биосфере. Замена видового разнообразия для одних видов является временной, а для исчезающих видов обеспечивается расцветом существования тех видов, для которых освобождается жизненное пространство и которые могут уживаться с хозяйственной деятельностью человека.

Возвращаясь к принятой необходимости расчета ассимиляционной функции биосферы, мы можем утверждать, что благодаря приобретенному историческому свойству инертности, биосфера сохраняет на высоком уровне ассимиляционный потенциал воспроизводства слагающих ее составных сфер: атмосферы, гидросферы, биомассы, литосферы и энергетического потенциала. Расчетное значение ассимиляционного потенциала биосферы на уровне 0,97 есть ничто иное, как проявление ее инертности, способности к воспроизводству своих качеств в определенном промежутке времени на уровне статистических погрешностей оценок.

Ассимиляционная функция природной среды, конкретного природного комплекса для оценки влияния хозяйственной деятельности гораздо важнее, так как процессы на локальном уровне представляют собой непрерывный ход возмущения окружающей среды со стороны хозяйственной деятельности человека. Обменные составляющие на этом уровне очень сильно зависят от климатических, физико-географических и иных условий среды и чаще всего замедленны. К тому же локальные выбросы в атмосферу, гидросферу, почву представляют собой аномалии против фона среды. Поэтому учет ассимиляционной функции среды является важным показателем оценки интенсивности влияния хозяйственной деятельности в конкретно рассматриваемом регионе, где обычно сосредоточена большая плотность возмущающих факторов среды (производства, энергетических и физико-химических нагрузок) и большая плотность населения, испытывающая на себе влияние негативных процессов загрязнения окружающей природной сред. В том числе и дефицит ресурсов для поддержания темпов своего социально-экономического и культурного развития.

Современные проблемы воспроизводства природных ресурсов и качества среды могут быт решены в рамках нового подхода к управляемому природопользованию.

Выход из экологического и ресурсного тупика

Есть ли реальный выход решения проблемы устойчивого развития человечества? Есть. Он базируется на представлении сбалансированного природопользования.

Под современным устойчивым развитием человечество понимает необходимость связать темпы экономического роста с темпами воспроизводства природных ресурсов и качества природной среды. Эта задача, поставленная Комиссией ООН по устойчивому развитию, нашла свое отражение в необходимости экологизации экономики, соизмеряя общественное производство с такими стандартами качества окружающей среды, которые позволят в будущем не только ухудшить, но и улучшить ее состояние за счет ассимиляционной функции биосферы. Но для этого человек должен понять, как этого достичь.

Благодаря авторским исследованиям впервые удалось решить эту проблему вначале на теоретическом уровне, а потом рекомендовать реальные механизмы устойчивого развития регионов. А именно, найдена связь между темпами экономического роста и темпами воспроизводства природных ресурсов, качества среды в рамках ассимиляционного потенциала биосферы. Это и есть закон сбалансированного природопользования, выраженный соотношением:

T = (t₁ + t₂) * a,

где Т – темпы экономического роста в % (прирост валового внутреннего продукта- ВВП), t₁ - темпы воспроизводства природных ресурсов, выраженные долей (%) отчисления ассигнований от прироста ВВП, t₂ - темпы воспроизводства качества среды, выраженные долей (%) отчисления средств от прироста ВВП, а- ассимиляционный потенциал природы, представляющий собой безразмерную величину, изменяющуюся от единицы к нулю. В условиях ненарушенного потенциала а=1,0, а в условиях его деформированности а <1,0.

Например, при Т = 6,5%, выражение будет иметь следующий вид: 6,5=(6,5+6,5) * 0,5. Это означает, что при темпах экономического роста в 6,5% от величины прироста ВВП мы должны потратить 6,5% средств на воспроизводство природных ресурсов, столько же на воспроизводство качества среды. В таком случае ассимиляционный потенциал окружающей среды должен иметь значение 0,5. Общая компенсационная плата в условиях сбалансированного природопользования в таком случае должна составить 13% от доли прироста ВВП! В случае ненарушенности ассимиляционного потенциала (а=1,0) компенсационные платежи будут в два раза меньше, и составлять 6,5=(3,25+3,25) * 1,0 всего 6,5%. А это возможно только в условиях использования передовых технологий, препятствующих загрязнению окружающей среды при минимизации отходов производства. А сама идеология производства сводится к использованию энергетического потенциала окружающей природной среды.

Принятый баланс компенсационных платежей на воспроизводство природных ресурсов и качества окружающей природной среды базируется на представлении о том, что качество окружающей природной среды, во-первых, представляет собой такой же природный ресурс, как лес, земля, вода, недра и т.д. Во-вторых, природные ресурсы и окружающая среда представляют собой часть биосферы, связанные экологическим единством и естественным круговоротом вещества и энергии.

Закон сбалансированного природопользования (ЗСП) дает возможность обосновывать компенсационные платежи в зависимости от темпов экономического роста и состояния ассимиляционной функции окружающего природного комплекса, включающего состояние природных ресурсов, экосистем и т.д. При этом исчезает необходимость произвольного выбора величины, существующие сегодня, коэффициента экологической ситуации, который чаще всего не отражает зависимость качества окружающей природной среды от нарушенности ее ресурсного потенциала. Кроме этого (ЗСП) дает возможность на любом уровне осуществлять контроль за отчислением средств в зависимости от прироста ВВП, ВНП или получения дохода в другом выражении. С его помощью выбор темпов экономического роста будет зависеть от состояния ассимиляционного потенциала окружающей природной среды (природных комплексов), где осуществляется хозяйственная деятельность. Высокие темпы экономического роста потребуют громадных капитальных затрат на воспроизводство природных ресурсов и качества окружающей среды при значительной нарушенности ассимиляционного потенциала. Таким образом, социально-экономическое развитие анклавов природных комплексов будет напрямую связано с необходимостью снижения давления на окружающую среду и бережное отношение к используемым природных ресурсов.

ЗСП предполагает, что в условиях использования производством невозобновимых ресурсов, ставки отчисления аккумулируются на замену выработанных ресурсов другими и иного качества.

Выводы

Оценка ассимиляционного потенциала биосферы позволяет судить о том, что обменные процессы, происходящие в ней, сбалансированы и существенно не зависят от хозяйственной деятельности человека. Однако человек медленно протекающие обменные процессы в биосфере превращает в быстропротекающие. Это и порождает эффект региональных и локальных возмущений, часто интерпретируемых как признаки деградации биосферы под влиянием хозяйственной деятельности человека. На самом деле в силу инертности биосферы эти возмущения нивелируются во времени. Представляют собой периодические явления с разным знаком.

Современные ресурсные и экологические «страшилки», появляющиеся в СМИ и на страницах всевозможных научных изданий, могут быть вызваны различными причинами.

1. Конкуренцией компаний, добывающие, перерабатывающие природные ресурсы для обоснования роста на них цен.
2. Конкуренция компаний по производству дорогостоящих технологий, оказывающих влияние на изменение качества среды. Для этого привлекаются хорошо финансируемые воинствующие общественные экологические движения против развития тех или иных производств.
3. Борьбой за власть на волне «экологических страшилок» в выборных кампаниях. Опираясь на СМИ и низкую экологическую образованность населения в оценке развития экологической ситуации в том или ином регионе, соискатели выборных мест в законодательную и исполнительную власть охотно используют экологические проблемы, но ничего существенного не делают после.
4. Беспокойством общества неконтролируемого развития экологических ситуаций, связанных с естественными и антропогенными причинами.
5. Несовершенством системы управления экологической безопасностью. Так, в РФ процесс реформирования системы природопользования не только затягивается, но по-прежнему остается громоздкой, малоэффективной, часто дублируется. Процесс управления не носит превентивного характера. Отсюда возникает неверие населения в возможность власти решать проблемы природоресурсного и природоохранного регулирования в условиях рыночной экономики.

Сегодня, опираясь на мировой опыт решения природоресурсных и природоохранных проблем, можно утверждать, что нет, и не может быть противоречий между экологией и экономикой. Темпы экономического развития это тот шанс, который дала природа самоорганизованному разуму, не зависящего от чьей бы-то ни было воли. Но они находятся в прямой зависимости от ассимиляционной функции биосферы, потенциала окружающей среды. Развитие должно не только учитывать инерционные возможности обменных процессов, происходящих в биосфере, сбалансированной по массе, энергии и времени их протекания. В будущем, при переходе от сбалансированного к адаптивному природопользованию¹⁶ возникает возможность использования естественного биоэнергетического потенциала биосферы, природных комплексов и окружающей среды. Не знание этих закономерностей, может стоить человечеству развития, поскольку только экономика, технологии и наука способны предоставить ему неограниченные возможности существования.

Ссылки