Природные ресурсы и лимиты

Резкий перелом в подходе к проблемам окружающей среды в 1960-е гг. произошел в связи с возникновением нового стиля мышления, нового видения мира. Можно выделить три традиционных научных подхода (рис. 1.4).

Первый подход (рис. 1.4, а) чисто отраслевой – рассмотрение изолированно биосферы рядом общественных наук 1, человечества как социума группой общественных наук 2 и человечества как биологической совокупности (хомиума) разделами естествознания и медицины 3.

Рис. 1.4. Смена парадигмы восприятия связей биосферы и человека

Второй подход (рис. 1.4, 6) – исследование парного взаимодействия биосферы и социума 1, биосферы и хомиума 2, хомиума и социума 3.

И, наконец, третий подход (рис. 1.4, в) – разбор множественного взаимодействия всех составных частей, каждая из которых тем не менее анализируется изолированно. Именно с таких позиций запасы ресурсов могут рассматриваться с точки зрения необходимости их экономии.

Во всех трех научных подходах решение проблемы взаимоотношений в системе "человек – биосфера" кажется упрощенным.

Новый стиль мышление вырабатывается на основе внешне небольшой перестройки модели мира (рис. 1.4, г): все блоки глобальной системы рассматриваются не как изолированные друг от друга, а как подсистемы общей системы, т.е. глубоко интегрированно. Границы биосферы и социума как бы стираются, подобно тому, как в организме неотрывны его органы и ткани, а в человеке неразделимы социальные и биологические черты. Эта единая большая система называется социоэкологической, или биоэкономической.

Слияние технических, естественных и общественных наук в социоэкологической системе привело к разработке новой методологии в ее изучении. Выдвинулись синтетические, "гибридные" отрасли знания типа исторической географии, этнологии, моделирования сложных систем и т.п. Изменение системной научной методологии выявило ряд объективных противоречий внутри социоэкологической системы, ранее остававшихся незамеченными, вскрытие которых позволило обнаружить факторы, стимулирующие общественное развитие.

Согласно новой методологии анализа развития социоэкологической системы период неконтролируемого взаимодействия биосферы и человечества закончился. Его сменил период планового ведения хозяйства на всей планете, целенаправленного управления социоэкологической системой, регулируемого развития на основе "трехмерного" (экономического, социального и экологического) анализа. Следовательно, понятие ноосферы В. И. Вернадского можно трактовать как разумное управление развитием, учитывающее всю сумму человеческих потребностей и сохранение природы в геологической фазе, наиболее соответствующей этим потребностям.

В экономической подсистеме каждый из трех ее блоков – материального производства, воспроизводства природных ресурсов и воспроизводства производителя – человека в широком смысле этого понятия, включая социальные механизмы, – не может оптимизироваться без учета всех остальных подсистем. При этом оптимизация должна основываться не на принятии прочих подсистем за стандартные, раз и навсегда данные ограничения, а на учете их функционально-динамического характера. Важнейшая проблема в этом случае – получение адекватной информации о состоянии всех подсистем социоэкологической системы, так как экономика не может рассчитывать на нескончаемость природно-экологического потенциала и должна ориентироваться в складывающейся ресурсной ситуации, наперед зная лимиты и возможности использования естественно-ресурсных благ. Эти лимиты, полученные в результате анализа эмпирических данных, представлены в табл. 1.1.

Отметим, что количественные показатели обсуждаемых лимитов, как и любые грани в природе, не достаточно определены, поэтому речь пойдет об общих ориентирах.

Таблица 1.1

Лимиты воздействия на природные системы

Лимиты воздействия	Последствия
1. Лимит слабого энергетического импульса ("принцип спускового крючка", триггерный эффект)	Постепенная деградация системы с энергетическими последствиями, в 106–108 раз превышающими импульс
2. Лимит изменения энергетики системы – до 1% (на доли процента) – более 1%	Выход системы из стационарного состояния с кризисными для нее последствиями. Катастрофические явления в системе, переход ее в другое качество
3. Лимит вещественного изменения популяционной системы на 10% (в реальности 5–17%)	Допороговые воздействия безвредны или полезны для популяционной системы, запороговые выводят ее из стационарного состояния, организменная система разрушается
4. Лимит вещественного изменения популяционной системы на 70% (±25%)	Деградация системы популяционного типа вплоть до ее гибели
5. Лимит выведения системы из стационарного состояния и ее дальнейшего саморасширения	Саморасширение системы (против нормы – среднего уровня) в 105–106 (иногда в 108) раз с последующим кризисным снижением массы значительно ниже средней

Первым, самым количественно незначительным эколого-энергетическим лимитом является исчезающе малое энергетическое воздействие, выступающее как импульс последствий, превышающих начальный толчок в 106–108 раз. Примером может служить недельная периодичность напряженности магнитного поля Земли в зависимости от передачи электроэнергии на большие расстояния. Недельной периодичности естественного происхождения быть не может, поэтому из совпадения периода появления первых крупных ЛЭП с началом заметного падения напряженности магнитного поля Земли и его недельных колебаний следует вывод о том, что слабые энергетические воздействия, так называемые триггерные эффекты, вызывающие миллионнократно более мощные последствия для природы, имеют большое значение.

Следующим энергетическим лимитом устойчивости является изменение на 1% (вернее, в пределах от десятых долей процента до немногих процентов). Вещественноэнергетически в температурных показателях изменение энергетики глобальной системы на 1% потенциально меняет общеземную климатическую ситуацию в среднем на 5–9°С при среднемировой температуре 14°С. Фактическое изменение температуры скорее всего намного ниже из- за компенсационных процессов, но весьма существенно для функционирования биосферы.

Как следует из большинства моделей климата, "лимит 1%" фактически оказывается равным 0,3–0,5%, а при других процессах и меньшей величины. Название "лимит 1%" просто удобно, тем более, иногда (например, в энергетике анаэробных организмов) порог составляет около 1% (одно из чисел Л. Пастера).

Широко известный в биоэкологии так называемый "лимит 10%" также не абсолютен, интуитивно считается, что нарушение 5% имеющихся структур в их совокупности, т.е. половины от 10%, еще не представляет опасности. Так, для некоторых популяций это 20 и даже 30%, но лишь в редчайших случаях более 50% и, как правило, в пределах 70% общей массы или циклического (годового) прироста популяций. Искусственное изъятие более 70% прироста популяции на фоне естественной гибели особей от других причин всегда в конечном счете ведет к полной деградации стационарной популяции. Однако подобный показатель нарушений допустим лишь короткое время. В длительной перспективе эволюционные перестройки могут в ходе природных цепных реакций привести к полной деградации среды или к заметному ее изменению. Поэтому "лимит 10%" должен быть дополнен вторым вещественно-популяционным лимитом 70%.

Переход через лимит 10% выводит вещественно-популяционную систему из стационарного состояния, а организменную систему приводит к деструкции. Очевидно, существует некоторая пороговая величина, за которой флуктуации в системах популяционного типа начинают возрастать, но деградации системы еще не происходит. Эта величина пока не выяснена на эмпирическом материале и потому не поддается обобщенному определению.

Практикам защиты растений известно, что при массовом размножении вредителей, т.е. при катастрофическом саморасширеиии популяций, уничтожение даже 90–95% особей нс всегда ведет к подавлению численности вредителей. При противоположном нестационарном состоянии популяций – их самосокращении – наоборот, изъятие 5–10% особей может привести к катастрофическим последствиям. Предельное саморасширение популяций обычно не превышает величин 105–106, очень редко 108, что и является пятым в списке лимитов.

Очевидно, энергетические минимум и максимум значимых изменений в условиях саморегуляции природных систем Земли могут быть определены в рамках усилий, кратных ±106 (108). Такое совпадение минимума и максимума вполне закономерно: в обоих случаях нестационарность возникает на основе саморазвития процессов по "принципу спускового крючка".

Исходя из указанных лимитов, проанализируем известные данные о современном или прогнозируемом на ближайшее будущее воздействии человечества на природу.

Происходящие изменения характеризуются, как правило, лишь качественно, порой только на основе экспертных высказываний, а не точных инструментальных определений, так как точных оценок ресурсов и моделей их изменения, к сожалению, пока не существует. Однако так как оценки касаются таких важных для человечества объектов, как биосфера и ее ресурсы, к ним следует подходить с предельной осмотрительностью. В данном случае лучше проявить максимальную осторожность, чем совершить непоправимую ошибку.

Принято делить природные блага на природные ресурсы, входящие в состав конечного продукта, и естественные условия, не входящие в состав конечного продукта. Однако наличие или отсутствие природных ресурсов, благоприятные или неблагоприятные природные условия могут в значительной мере влиять на затраты труда и стоимость продукции. Это следует учитывать при определении национального богатства страны.

В настоящее время находят применение различные классификации природных ресурсов (по степени разведанности, по хозяйственному значению, по происхождению и природным свойствам и т.д.), однако вопрос: угрожает ли в действительности человечеству в обозримом будущем ресурсный и энергетический кризисы – требует классификации ресурсов по их назначению. В этом случае рассмотрению подлежат всего четыре группы необходимых человечеству природных ресурсов: пищевые, энергетические, сырьевые и экологические (среда обитания определенного качества).

Объективная оценка положения с пищевыми и экологическими ресурсами показывает, что гибель человека от голода, как и ухудшение качества среды, не являются неизбежными, а современные трудности связаны с нерациональными формами природопользования и распределения национального продукта.

Энергетические ресурсы – нефть, газ, каменный уголь – относятся к ограниченным и исчерпаемым ресурсам. Нам следует помнить высказывание Д. И. Менделеева о том, что топить нефтью – это то же, что сжигать в топках ассигнации. В настоящее время найдены возобновляемые, практически неисчерпаемые, а главное экологически безопасные альтернативные источники энергии (атомная, солнечная, ветровая, приливная и т.п.). Таким образом, при исчерпании углеводородного топлива энергетический кризис обществу в принципе не угрожает.

Вперед категория необходимых обществу ресурсов – сырьевая. Разумеется, месторождения полезных ископаемых в конечном счете исчерпаемы, однако эта трудность может быть преодолена через опережающую добычу геологическую разведку, совершенствованием технологии переработки бедных руд, рециклированием, освоением ресурсов мирового океана.

И наконец, даже при возрастающей добыче и переработке полезных ископаемых суммарная масса химических элементов на Земле не уменьшается. Человечеству предстоит решить сложную, но реально осуществимую задачу – научиться вновь концентрировать рассеянное вещество и повторно его использовать, т.е. воспроизводить природные ресурсы.

Д. И. Менделееву принадлежит еще одно замечательное высказывание: в химии нет отходов, а есть неиспользованное сырье. Значит, эти отходы можно и нужно использовать. Решение этой непростой задачи позволит, во-первых, сократить добычу и вовлечение в производство новых ресурсов и, во-вторых, с максимальной выгодой предотвратить загрязнение окружающей среды.