Человек в биосфере

Всю чистую первичную продукцию, возникающую в результате фотосинтеза, потребляют консументы. Многочисленные данные позволяют определить долю потребления этой продукции организмами - консументами с заданными размерами тел, или долю продукции, потребляемой организмами выбранного интервала размеров. Такую гистограмму построил В. Г. Горшков (1995) на основе многочисленных эмпирических данных (рис. 4.2).

В первый интервал размеров от 10^-6 до 10^-4 м попали бактерии и грибы сапрофаги.

Во второй интервал размеров от 10^-4 до 10^-2 м попали в основном беспозвоночные.

В третий интервал — от 10^-2 до 1 м — позвоночные, в основном млекопитающие.

В этих интервалах есть некоторые "перекрытия", например, во второй интервал частично попали бактерии и грибы, но не они определяют в нем потребление чистой первичной продукции.

Из гистограммы (рис. 4.2) видно, что на долю позвоночных приходится всего 1 % потребления, а увеличение размера организмов на два порядка ведет к уменьшению доли потребления на один порядок.

β

Рис. 4.2. Распределение скорости разложения (деструкции) органических веществ по размерам тел организмов (бактерий, грибов, животных), разлагающих органические вещества на суше

β = Р_t (l) / P⁺ (l) (I) - спектральная плотность относительной деструкции, производимой организмами с размером тела I, Р⁺ — продукция растений суши. Сплошная линия — универсальное распределение, наблюдаемое для всех невозмущенных экосистем. Площадь под сплошной линией равна единице. Наблюдаемые отклонения от среднего распределения в некоторых естественных экосистемах заштрихованы (Горшков, 1995)

Таким образом, чем больше животное, тем меньше доля его потребления, хотя в естественных сообществах организмов биомасса крупных животных больше, чем мелких, и это создает иллюзию их определяющей роли в сообществе.

Однако большая масса крупных животных оказывается метаболически малоактивной, а их доля потребления незначительной. Высокоактивной на деле служит масса мелких, в особенности самых мелких организмов. Именно они обеспечивают основной процесс деструкции, потребляя 90% синтезированной растительностью органики и, следовательно, вносят основной вклад в регулирование окружающей среды. Вслед за ними идут беспозвоночные, которые потребляют несколько меньше 10 % (рис.4.2) органического вещества. А крупным позвоночным достается ничтожная часть — 1 % органики, хотя по массе они могут составлять основную часть сообщества. Таким образом, основной поток энергии протекает по неподвижным мелким организмам, которые обеспечивают высокую степень замкнутости круговорота веществ.

Человек - крупное всеядное передвигающееся животное, входит в группу позвоночных с размерами от 10^-2 до 1 м, которым в результате эволюции в условиях устойчивой окружающей среды "разрешено" потребление 1 % чистой первичной биологической продукции. Превышение этой величины потребления, как было показано в предыдущем разделе, приводит к выходу биоты и окружающей среды из устойчивого состояния. Проведенные оценки показали, что такой величины потребления человек достиг в конце XIX или самом начале XX в., о чем, в частности, свидетельствует начавшийся в это время рост концентрации углекислого газа в атмосфере.

Широкое распространение передвигающихся животных означает, что сообщества, включающие этих животных, более устойчивы. По-видимому, передвигающиеся животные в основном представляют собой "ремонтные" виды, увеличивающие скорость восстановления (релаксации) окружающей среды к нормальному состоянию после возмущения. Действительно, на вырубках и гарях, как показывают наблюдения, плотность населения передвигающихся животных обычно возрастает. Информация, связанная с восстановлением нарушенной окружающей среды, должна быть записана в геноме передвигающихся животных-ремонтников. Однако внешние естественные (геофизические) нарушения окружающей среды случайны и нерегулярны, в связи с чем эта часть генетической программы видов-ремонтников может распасться. И тогда будет потеряна возможность быстрого восстановления нарушенной окружающей среды.

Поэтому биота должна обладать своим собственным внутренним механизмом регулярного возмущения окружающей среды, который мог бы "тренировать" ремонтников и постоянно поддерживать их активность. Такими возмутителями окружающей среды могут быть крупные животные, жизнь которых проходит в кочевом режиме. Одним из таких видов и является человек.

Основной поток энергии и вещества в сообществе потребляется растениями и неподвижными организмами (бактериями и грибами, а также мелкими беспозвоночными). Изменения в таком сообществе могут вызывать изменения доли потребления крупных животных (это хорошо видно на примере урожайных и неурожайных лет). Это означает, что не крупные животные управляют сообществами, а сообщества управляют крупными животными в естественных экосистемах. Как популяция сообществ (экосистема), состоящая из растений и микроорганизмов, поддерживает на определенном уровне в окружающей среде концентрации биохимически активных соединений, так они поддерживают и всех крупных животных в рамках этой экосистемы. При этом плотность численности популяции крупных животных определяется не доступным количеством пищи, а требованиями устойчивости замкнутости круговорота веществ в сообществе. Оптимальная величина численности животных записана в нормальном геноме. Поведение животных при этом направлено на предотвращение увеличения плотности за счет разнообразных механизмов (охрана кормовой территории, звуковые сигналы, миграции при превышении оптимальной численности и т. д.). Если в силу каких-то причин вид перестает контролировать свою плотность населения, то он разрушает сообщество, искажает окружающую среду, выключает механизм конкурентного взаимодействия и вымирает вместе с сообществом.

Таким образом, роль человека как крупного растительноядного животного в биосфере состоит в следующем.

Во-первых, он обязан не нарушать свою норму потребления чистой первичной продукции, хотя в отдельных сообществах и выедает несколько большую долю для тренировки видов - ремонтников.

Во-вторых, человек никогда не управлял естественными сообществами организмов, наоборот, они управляли человеком, как и всеми другими крупными животными, так как именно неподвижные мелкие организмы, а также беспозвоночные обеспечивают регулирование и устойчивость окружающей среды с помощью высокой степени замкнутости и устойчивости круговорота веществ. Сама небольшая доля потребления свидетельствует о том, что в биосфере человеку отводилась роль вспомогательной системы, которая не является созидающей и руководящей. Используя социальную терминологию, можно сказать, что человек, как и другие крупные животные, является своего рода "маргиналом" в биосфере.

В-третьих, человек, как и другие крупные животные, должен обеспечивать постоянную плотность численности своей популяции. Однако этого не наблюдается.

В природе не встречается случаев выедания всей биомассы кочующими животными, даже если она вся съедобна. Подобные случаи появились только у человека - земледельца в виде подсечно - огневого земледелия и в современном обществе в виде сплошных рубок леса.

Все указанные правила, которые человек должен был выполнять как один из видов биосферы, он нарушил с помощью создания новых технологий и использования потока энергии, дополнительного к солнечному, получаемого в основном за счет сжигания ископаемого топлива.