6. Законы развития природы

Применительно к деятельности по природопользованию и охране природной среды часто приходится слышать о необходимости учета законов развития природы. Человек, осознав свою роль в биосфере лишь как одного из многочисленных видов, образующих ее многообразие, как часть ее, должен, как и все остальные, подчиняться законам природы. При этом сила homo sapiens заключается не в том, чтобы, проявляя свою мощь, перестраивать природу, а в том, чтобы, правильно поняв законы ее развития, следовать им. Законы развития природы – законы более высокого порядка для человека в сравнении с законами развития общества. Это – объективные законы. В силу их действия и благодаря им человек появился и может существовать. Законы общества написаны человеком для собственного социального, политического и экономического удобства, организации и обеспечения общежития.

Знание и соблюдение законов развития природы в деятельности человека и общества имеет решающее значение и оценивается как императив. Проявляющиеся во взаимодействии общества и природы законы развития природы создают естественно-научные и философские основы разнообразной деятельности по природопользованию и охране окружающей среды, в том числе в сфере права. Учет законов природы при планировании и осуществлении экологически вредной деятельности и их соблюдение должно служить основным критерием экологической обоснованности и допустимости такой деятельности. Их знание и учет особенно важны при осуществлении таких правовых мер охраны природы, как нормирование предельно допустимых воздействий на природу, оценка воздействия планируемой деятельности на окружающую среду, экологическая экспертиза, планирование мер по охране природы и др. Законы развития природы должны учитываться также при подготовке законопроектов об охране окружающей среды. Обспечение учета и соблюдение законов природы при принятии хозяйственных, управленческих и иных экологически значимых решений – одно из условий, методологическая основа выхода из экологического кризиса.

Рассмотрим некоторые основные законы развития природы в интерпретации одного из ведущих ученых-экологов России профессора Н.Ф. Реймерса*.

____________________________

* Реймерс Н.Ф. Природопользование. Словарь-справочник. М., 1990; Реймерс Н.Ф. Экология. Теории, законы, правила, принципы и гипотезы. М., 1994.

Закон биогенной миграции атомов (В.И. Вернадского). Миграция химических элементов на земной поверхности и в биосфере в целом осуществляется или при непосредственном участии живого вещества (биогенная миграция) или протекает в среде, геохимические особенности которой (О₂, С0₂, Н₂ и т.д.) обусловлены живым веществом – как тем, которое в настоящее время населяет биосферу, так и тем, которое было на Земле в течение всей геологической истории.

Согласно этому Закону, имеющему важное теоретическое и практическое значение, понимание общих химических процессов, протекавших и протекающих на поверхности суши, в атмосфере и в заселенных организмами глубинах литосферы и вод, а также геологических слоях, сложенных прошлой деятельностью организмов, невозможно без учета биотических и биогенных факторов, в том числе эволюционных. Поскольку люди воздействуют прежде всего на биосферу и ее живое население, они тем самым изменяют условия биогенной миграции атомов, создавая предпосылки для еще более глубоких химических перемен в исторической перспективе. Таким образом, процесс может стать саморазвивающимся, не зависящим от желания человека и практически, при глобальном размахе, неуправляемым. Отсюда одна из самых насущных потребностей – сохранение живого покрова Земли в относительно неизменном состоянии. Тот же Закон определяет и необходимость учета воздействий на биоту при любых проектах преобразования природы. В этих случаях происходят региональные и локальные изменения в химических процессах, ведущие при любых крупных ошибках к деградации среды – опустыниванию.

Закон внутреннего динамического равновесия. Вещество, энергия, информация и динамические качества отдельных природных систем и их иерархия взаимосвязаны настолько, что любое изменение одного из этих показателей вызывает сопутствующие функциональные структурные качественные и количественные перемены, сохраняющие общую сумму вещественно-энергетических, информационных и динамических качеств систем, где эти изменения происходят, или в их иерархии.

Эмпирическим путем установлен ряд следствий действия данного Закона:

а) любое изменение среды (веществ, энергии, информации, динамических качеств экосистем) неизбежно приводит к развитию природных цепных реакций, направленных в сторону нейтрализации произведенного изменения или формирования новых природных систем, образование которых при значительных изменениях среды может принять необратимый характер;

б) взаимодействие вещественно-энергетических экологических компонентов (энергии, газов, жидкостей и др.), информации и динамических качеств природных систем количественно не является линейным, т.е. слабое воздействие или изменение одного из показателей может вызвать сильные отклонения в других (и во всей системе в целом);

в) производимые в крупных экосистемах перемены относительно необратимы. Проходя по иерархии снизу вверх – от места воздействия до биосферы в целом, они меняют глобальные процессы и тем самым переводят их на новый эволюционный уровень;

г) любое местное преобразование природы вызывает в глобальной совокупности биосферы и в ее крупнейших подразделениях ответные реакции, приводящие к относительной неизменности эколого-экономического потенциала («правило Тришкина кафтана»), увеличение которого возможно лишь путем значительного возрастания энергетических вложений (см. Закон снижения энергетической эффективности природопользования).

Закон внутреннего динамического равновесия – одно из узловых положений в природопользовании. Пока изменения среды слабы и произведены на относительно небольшой площади, они или ограничиваются конкретным местом, или «гаснут» в цепи иерархии экосистем. Но как только перемены достигают существенных значений для крупных экосистем, например происходят в масштабах больших речных бассейнов, они приводят к существенным сдвигам в этих обширных природных образованиях, а через них, в соответствии со следствием б), и во всей биосфере Земли.

Закон «все или ничего» (X. Боулича). Слабые воздействия могут не вызывать у природной системы ответных реакций до тех пор, пока, накопившись, не приведут к развитию бурного динамического процесса. Закон полезен при экологическом прогнозировании.

Закон константности (В.И. Вернадского). Количество живого вещества природы (для данного геологического периода) есть константа. Любое изменение количества живого вещества в одном из регионов биосферы неминуемо влечет за собой такую же по размеру его перемену в каком-либо регионе, но с обратным знаком. Полярные изменения могут быть использованы в процессах управления природой, но следует учитывать, что не всегда происходит адекватная замена. Обычно высокоразвитые виды и экосистемы вытесняются другими, стоящими на относительно эволюционно более низком уровне (крупные организмы – более мелкими), а полезные для человека формы– менее полезными, нейтральным или даже вредными.

Закон минимума (Ю. Либиха). Выносливость организма определяется самым слабым звеном в цепи его экологических потребностей, т.е. жизненные возможности лимитируют экологические факторы, количество и качество которых близки к необходимому организму или экосистеме минимуму; дальнейшее их снижение ведет к гибели организма или деструкции экосистемы.

Закон ограниченности природных ресурсов. Все природные ресурсы (и условия) Земли конечны. Закон основан на том, что, поскольку планета представляет собой естественно ограниченное целое, на ней не могут существовать бесконечные части. Следовательно, категория «неисчерпаемых» природных ресурсов возникла по недоразумению.

Закон развития природной системы за счет окружающей ее среды. Любая природная система может развиваться только за счет использования материально-энергетических и информационных возможностей окружающей ее среды. Абсолютно изолированное саморазвитие невозможно. Этот же Закон имеет чрезвычайно важное теоретическое и практическое значение благодаря основным своим следствиям:

а) абсолютно безотходное производство невозможно;

б) любая более высокоорганизованная биотическая система (например, вид живого), используя и видоизменяя среду жизни, представляет потенциальную угрозу для менее организованных систем;

в) биосфера Земли как система развивается не только за счет ресурсов планеты, но опосредованно за счет и под управляющим воздействием космических систем (прежде всего Солнечной).

Согласно первому следствию мы можем рассчитывать лишь на малоотходное производство. Поэтому первым этапом развития технологий должна быть их малая ресурсоемкость (как на входе, так и на выходе – экономность и незначительные выбросы), вторым этапом будет создание цикличности производств (отходы одних могут быть сырьем для других) и третьим – организация разумного захоронения неминуемых остатков и нейтрализация неустранимых энергетических отходов. Представление, будто биосфера работает по принципу безотходности, ошибочно, так как в ней всегда накапливаются выбывающие из биологического круговорота вещества, формирующие осадочные породы.

Согласно второму следствию рассматриваемого Закона воздействие человека на природу требует мероприятий по нейтрализации этих воздействий, поскольку они могут оказаться разрушающими для остальной природы и, согласно правилу соответствия условий среды генетической предопределенности организма, угрожают и самому человеку. В связи с этим охрана природы – одно из обязательных составляющих социально-экономического развития высокоразвитого общества.

Третье следствие Закона имеет особое значение для долгосрочного прогнозирования. Оно должно учитываться при рассмотрении всех процессов, происходящих на Земле.

Закон (закономерность) снижения природоемкости готовой продукции. Удельное содержание природного вещества в усредненной единице общественного продукта исторически неуклонно снижается. Это не означает, что в процесс производства вовлекается меньше природного вещества. Наоборот, его количество увеличивается – выбрасывается до 95–98% потребляемого в производстве природного вещества. Однако в конечных аналогичных продуктах общественного производства в наши дни, вероятно, усредненно меньше природного вещества, чем в отдаленном прошлом. Объясняется это миниатюризацией изделий, заменой естественных материалов и продуктов синтетическими, а также другими явлениями. Поскольку точных расчетов еще не сделано (методически они затруднительны), этот Закон имеет характер экспертного умозаключения.

Закон снижения энергетической эффективности природопользования. С ходом исторического времени при получении из природных систем полезной продукции на ее единицу затрачивается в среднем все больше энергии.

Расход энергии на одного человека (в ккал/сут.) в каменном веке был порядка 4 тыс., в аграрном обществе – 12 тыс., в индустриальную эпоху – 7 тыс., а в передовых развитых странах настоящего времени – 230–250 тыс., т.е. в 58–62 раза больше, чем у далеких предков. С начала нашего века количество энергии, затрачиваемой на одну единицу сельскохозяйственной продукции, в развитых странах мира возросло в 8–10 раз. Общая энергетическая эффективность сельскохозяйственного производства (соотношение вкладываемой и получаемой с готовой продукцией энергии) в промышленно развитых странах примерно в 30 раз ниже, чем в условиях примитивного земледелия. В ряде случаев увеличение в десятки раз затрат энергии на удобрения и обработку полей приводит лишь к весьма незначительному (на 10–15%) повышению урожайности. Это связано с необходимостью параллельно с улучшением агротехники учитывать общую экологическую обстановку, налагаемые ею ограничения. В начале 80-х гг. удельные затраты энергии на производство единицы валового национального продукта (ВНП) в ходе решительных мер по экономии энергии в промышленно развитых странах сократились на 15%. В течение последнего десятилетия ВНП возрос тут на 20%, а потребление энергии – лишь на 2% (это стало возможно в результате устранения неоправданных потерь энергии).

Закон убывающего (естественного) плодородия. В связи с постоянным изъятием урожая и нарушением естественных процессов почвообразования, а также при длительной монокультуре, в результате накопления токсичных веществ, выделяемых растениями, на культивируемых землях постепенно происходит снижение естественного плодородия почв. Этот процесс частично нейтрализуется накоплением биомассы подземных частей культурных растений, но главным образом внесением удобрений (созданием искусственного плодородия). К настоящему времени плодородие в той или иной степени потеряно приблизительно у 50% всех пахотных угодий мира (от 1,5–1,6 до 2 млрд. га) при средней скорости потерь в 70-х гг. 6,8, в 80-х – около 7 млн. га в год. Интенсификация сельского хозяйства позволяет получать все большие урожаи при меньших затратах человеческого труда и частично нейтрализовать действие Закона убывающего плодородия, но в то же время падает энергетическая эффективность производства.

Закон физико-химического единства живого вещества (В.И. Вернадского). Все живое вещество Земли физико-химически едино. Из Закона естественно вытекает следствие: вредное для одной части живого вещества не может быть безразлично для другой его части, или: вредное для одних видов существ вредно и для других. Отсюда – любые физико-химические агенты, смертельные для одних организмов (например, средства борьбы с вредителями), не могут не оказывать вредного влияния на другие организмы. Вся разница состоит лишь в степени устойчивости видов к агенту. Поскольку в любой многочисленной популяции всегда находятся разнокачественные особи, в том числе менее или более устойчивые к физико-химическим влияниям, скорость отбора по выносливости популяций к вредному агенту прямо пропорциональна скорости размножения организмов, быстроте чередования поколений. Исходя из этого, при растущем воздействии физико-химического фактора, к которому организм с относительно медленной сменой поколений устойчив, на менее устойчивый, но быстрее размножающийся вид их способность противостоять рассматриваемому фактору уравнивается. Именно поэтому длительное применение химических методов борьбы с вредителями растений и возбудителями болезней человека и теплокровных животных экологически неприемлемо. С отбором устойчивых особей быстро размножающихся членистоногих нормы обработки приходится увеличивать. Однако и эти увеличенные концентрации оказываются малоэффективными, но тяжело отражаются на здоровье людей и позвоночных животных.

Закон экологической корреляции. В экосистеме, как и в любом другом целостном природно-системном образовании, особенно в биотическом сообществе, все входящие в нее виды живого и абиотические экологические компоненты функционально соответствуют друг другу. Выпадение одной части системы (например, уничтожение вида) неминуемо ведет к исключению всех тесно связанных с этой частью системы других ее частей и функциональному изменению целого в рамках Закона внутреннего динамического равновесия. Закон экологической корреляции особенно важен для сохранения видов живого, никогда не исчезающих изолированно, но всегда взаимосвязанной группой. Действие Закона приводит к скачкообразности в изменении экологической устойчивости: при достижении порога изменения функциональной целостности происходит срыв (часто неожиданный) – экосистема теряет свойство надежности. Например, многократное увеличение концентрации вещества-загрязнителя может не приводить к катастрофическим последствиям, но затем ничтожная его прибавка приведет к катастрофе.

Известный американский ученый-эколог Б. Коммонер сводит основные законы экологии к следующему: 1) все связано со всем; 2) все должно куда-то деваться; 3) природа «знает» лучше; 4) ничто не дается даром*.

__________________________