Научные исследования глобальных последствий жизнедеятельности

Мировая динамика

Что ожидает человечество в новой эпохе? Сможет ли оно справиться со стремительно возникшими глобальными угрозами, подрывающими условия его жизни и развития?

Большой прорыв в методах исследования глобальных проблем новой эпохи совершил во второй половине XX века американский профессор Д.Форрестер. Будучи крупнейшим специалистом в области больших систем и теории компьютерного управления промышленными предприятиями, он впервые применил математические методы к исследованию социальных и экономических процессов. Объектом его исследований сначала стал процесс развития большого города как системы, а затем – развитие всей мировой системы человеческой цивилизации, которое он назвал «мировой динамикой».

Чтобы понять существо результатов работ Форрестера, предварительно ознакомимся с максимально упрощенным мысленным экспериментом, предложенным советским академиком A.И.Вейником. Этот эксперимент наглядно иллюстрирует возникновение глобальной угрозы вследствие «естественного» (стихийного, неуправляемого) развития цивилизации на планете с ограниченными ресурсами, при отсутствии полной регенерации отходов.

Пусть в ограниченном объеме, например, в шаре, находится некая питательная среда. И пусть в этот шар попадает пара живых opганизмов - «бактерий». Что произойдет дальше?

Очевидно, попав в благоприятные условия, наши «бактерии» начнут естественно размножаться (см. рис. Динамика численности при ограниченных ресурсах). Рост числа бактерий, сначала очень медленный, со временем всё больше и больше ускоряется и, наконец, приобретает характер взрыва. Постепенно микробы пожирают питательную среду и начинают задыхаться в собственных отходах. С этого момента рост «населения» замедляется, а затем и вовсе прекращается. Причина этого будет совершенно непонятна неразумным бактериям, занятым в это время «личными делами», а, возможно, даже «справедливым распределением» все уменьшающихся запасов питательной среды между собой. В конце концов, вся микробная «цивилизация» переходит в мир иной.

Отметим очень важное обстоятельство – мысленный эксперимент проведен при условии заранее заданного жесткого ограничения по ресурсам (по объему нашего шара и по запасам питательной среды). Такая схема развития присуща любой жизни, развивающейся в замкнутой среде с ограниченными ресурсами. Неизбежный результат развития жизни в замкнутой ограниченной среде – гибель.

Численность

Замедление роста

Взрывной рост

Гибель

Время

Рис. Динамика численности при ограниченных ресурсах

Картина, в основных чертах подобная предыдущему мысленному эксперименту, получилась при исследовании динамики мировой системы Форрестером.Oн взял для изучения самых общих закономерностей функционирования мировой системы пять основных изменяющихся компонентов (при естественном ограничении географического пространства планеты):

· численность населения Земли,

· капиталовложения (фонды , характеризующие уровень развития экономики, которая преобразует природу),

· природные ресурсы,

· производство продуктов питания,

· загрязнение (отходы жизнедеятельности человека, которые не регенерируются природой).

Этими компонентами и их взаимодействиями, принял он, в основном, обуславливается динамика изменений в мировой системе. Связав изменение во времени основных компонентов в уравнения, Форрестер определил коэффициенты этих уравнений на основании имеющихся статистических данных по изменениям рассматриваемых компонентов в предыдущий период времени. Изучая поведение системы, он установил, что растущее население вызывает рост индустриализации, рост потребности в продуктах питания и распространение населения по все большей территории.

Предел роста

Численность населения

Ресурсы

Загрязнения

Годы

1900 2025 2100

Рис. Мировая динамика по Д.Форрестеру

В свою очередь, рост производства продуктов питания, промышленных товаров и занимаемой территории способствуют увеличению количества населения. Рост населения с сопровождающими его индустриализацией и загрязнением окружающей среды является следствием процессов, в которых каждый компонент способствует росту других и обеспечивает своё развитие за их счет. Рост населения в расчетах Форрестера вначале, как в современной действительности, происходит по экспоненциальному закону (закону геометрической прогрессии).

Однако, со временем рост наталкивается на пределы, определенные природой. Территория планеты освоена, почва и природные ресурсы истощаются, а способность биосферы Земли разлагать загрязнения не беспредельна. Полученный расчетом и известный нам из истории экспоненциальный рост населения, фондов, потребления пищи, уровня жизни и загрязнения не может продолжаться безгранично. Количество населения, достигнув предельной величины, затем станет заметно уменьшаться, что означает не кризис (из которого возможны разные выходы), а катастрофу (процесс, ведущий к гибели). Она наступит, согласно расчетам Форрестера, в период 2025-2050 годов.

Оценивая полученные Форрестером ошеломляющие результаты, сразу необходимо отметить, что он использовал ту же гипотезу, что была в предыдущем мысленном эксперименте. В расчетах система ограничена по ресурсам, что для мировой системы, конечно, не совсем верно: в систему поступает энергия из Космоса (очевидная – от Солнца), в системе в какой-то степени регенерируются отходы (загрязнения). Однако, современная цивилизация использует, во многом, именно невозобновляемые ресурсы, загрязняя окружающую среду именно нерегенерируемыми отходами.

Заслуга Форрестера неоспорима – он поставил проблему на научно-технический уровень и в достаточно простой модели уловил основные закономерности мировой динамики.

Форрестер исследовал влияние изменения условий развития на ход процессов, например, существенного уменьшения темпов загрязнения или темпов использования природных ресурсов вследствие действия экологических программ мирового сообщества. Оказалось, что общий прогноз при изменении лишь отдельных факторов сохраняется, только незначительно отодвигаются критические сроки (не более, чем на 20-30 лет). При этом конкретная причина неизбежной катастрофы может быть самой различной – это может быть голод от нехватки продовольствия (как выше в мысленном эксперименте), гибель от эпидемий (в результате загрязнения), массовое уничтожение в войне за дефицитные ресурсы или что-то еще – типа глобальной техногенной аварии или СПИДа – только результат будет одинаков.

Поиск условий, позволяющих перейти от опасного роста к некоторому спасительному равновесию, привел Форрестера к выводу, что неуправляемый переход к равновесию невозможен без всемирного кризиса, в результате которого три четверти населения вымрет «естественной» смертью (если смерть от голода, болезней, вызванных загрязнением окружающей среды, считать естественной). Развитие мировой системы, говорит Форрестер, может иметь обнадеживающий вид, если мы, хорошо понимая положение, решимся пойти на существенные ограничения и целый взаимоувязанный комплекс научно разработанных действий.

Итак, глобальное равновесие в принципе – по Форрестеру – возможно. Однако оно потребует жестких самоограничений и целеустремленности всего мирового сообщества в долгосрочной перспективе. Это беспокоит типичного американца Форрестера – он пишет, что такая перспектива сулит человечеству исчезновение «личной свободы», понимая под этим, прежде всего, ограничения в предпринимательстве и рождаемости. Он хотел бы видеть выход из кризиса в некоторых стихийных процессах «естественной подстройки» мировой системы, когда система сама собой выходит на некоторый равновесный уровень. Уменьшается количество пищи или увеличивается загрязнение – и «автоматически» уменьшается население, как в естественных популяциях животных. Но он понимает, что это бесчеловечно. В общем, и то, и другое не устраивает Форрестера; что лучше (или хуже), он не знает.

Несмотря на отмеченную условность исследований Форрестера (допущение об ограниченности ресурсов), они все-таки очень наглядны. К сожалению, практика показывает, что пока реально не проявятся устрашающие признаки надвигающейся катастрофы, вряд ли будут рассматриваться с должным вниманием и серьезностью неотложные задачи управления.

Будучи уверен в своем определении основных тенденций развития цивилизации, Форрестер говорит, что результаты современных (т.е. 1971 года) исследований «возможно, войдут в школьные и образовательные программы так же, как в них вошли достижения физики за последние 30 лет».

Пределы роста

С целью привлечения внимания мирового сообщества к возникшим в новой эпохе глобальным проблемам деятельность учёных объединил Римский клуб, созданный в 1968 году А.Печчеи.

Римский клуб – это неформальная организация, проводящая международные научные конференции и творческие дискуссии, стремящаяся работать в интересах всего человечества, привлекать внимание общественности и правительств к вопросам, которые волнуют мир сегодня, к прогнозам ближайшего и отдаленного будущего. Римский клуб насчитывает свыше 100 независимых экспертов – деятелей науки и культуры, бизнесменов, политических и общественных деятелей из 53 стран мира (в него вошли и наши представители, в частности, академики Е.М.Примаков и Н.Н.Моисеев, писатель Ч.Айтматов).

Именно Римский клуб заказал исследования Форрестера, а затем поручил проверить их результаты группе под руководством Д.Медоуза.

Простейшая модель мировой динамики Форрестера вызвала сомнения учёных Римского клуба в достоверности полученных с ее помощью пессимистических результатов. Однако повторение группой Медоуза исследований Форрестера с использованием до 70-ти определяющих параметров (вместо 5-ти), а также еще более сложные исследования с учетом неравномерности развития различных регионов мира – подтвердили не только качественные выводы, но даже время возможной катастрофы. Доклад этой группы «Пределы роста»был опубликован в 1972 году тиражом 10 млн. экземпляров и вышел более чем на 30-ти языках.

Надо отметить, что расчеты группы Медоуза, как и расчеты Форрестера, проводились в предположении (неявном) об ограничении мировой системы по ресурсам. Но, как показывает история, человеческая цивилизация не имеет жесткого ограничения по используемым ресурсам. Она непрерывно увеличивает обнаруженные запасы, а затем и виды используемых ресурсов. Только этим может быть объяснено продолжение роста населения после исчерпания естественных ресурсов питания, заключавшихся в продуктах собирательства и охоты. Из кризиса (как в примере с бактериями, съевшими весь запас питательной среды) человек вышел, найдя новые ресурсы с помощью разума, и перешел к питанию продуктами своего (искусственного) животноводства и растениеводства.

Опасность, иллюстрируемая расчетами Форрестера и его последователей, заключается, прежде всего, в угрозе отставания процесса обнаружения и освоения человечеством новых ресурсов от процесса исчерпания ресурсов иcпользуемых. Нельзя отбрасывать и опасность полного и невосстановимого исчерпания некоторых специфических ресурсов, таких как ресурсы территориальные, пространство обитания.

Из других работ Римского клуба получили известность доклады «Человечество на перепутье» (M.Mеcаpович и Э.Пестель, 1974) и «Первая глобальная peвoлюция»(A.Kинг и Б.Шнайдер, 1991). В них рассматривались глобальные проблемы новой эпохи, вопросы обеспечения безопасности жизнедеятельности и развития цивилизации с учетом

· неравномерности развития регионов,

· необходимости социальной справедливости,

· необходимости конверсии военной экономики,

а также проблемы, связанные с появлением таких опасных явлений, как международный терроризм, размывание культурного разнообразия, манипуляция сознанием масс и др. Большое внимание уделялось учёными Римского клуба опасностям развития чрезмерного индивидуализма, эгоизма, а также «непрекращающихся поисков того, что могло бы отвлечь внимание или развлечь, будь то телевидение или наркотики». Особенно они выделили растущую роль образования, науки и средств массовой информации.

Как показал ещё Форрестер, проблемы глобальной безопасности не решаются с помощью разрозненных экологических программ. В работах Форрестера и в докладах Римского клуба

установлено, что во избежание катастрофы человечество должно выработать и реализовать обязательные для всех государств и наций, понимаемые и разделяемые всеми жителями 3емли, комплексные принципы «устойчивого развития» и нормы поведения.Именно эти принципы и нормы в наступающем XXI веке должны обеспечить реальную безопасность жизнедеятельности человечества.

В докладах Римского клуба было отмечено, что традиционное образование, которое получают дети и молодежь, должным образом не отражает тот мир, в котором им приходится жить. Образование должно целенаправленно и решительно вовлекать каждого человека в постоянный, длящийся всю жизнь процесс обучения, который начинается дома, в семье, продолжается в учебном заведении, затем на работе, во время отдыха, в религиозной, профессиональной, политической и любой другой деятельности людей. Оно должно способствовать эволюции общественного сознания и поведения и, таким образом, создавать новую, единую цивилизацию.

Сегодня видно, что проблемы, отмеченные авторами Римского клуба, представляют собой целый комплекс проблем безопасности человека и общества в новой эпохе. На наших глазах мир становится взаимосвязанным, взаимозависимым и взаимоуязвимым, его дальнейшее существование во многом будет определяться жизнедеятельностью человека. Своевременное и резкое изменение сознания и направлений жизнедеятельности людей, необходимое для решения современного комплекса проблем безопасности, названо учёными глобальной революцией.

Устойчивость биосферы

До сих пор представления большинства людей об окружающей среде основываются на антропоцентристском подходе – в центре внимания находятся человек, человечество. Однако ещё Вернадский построил свою теорию с помощью более широкого подхода, рассмотрев в качестве объекта исследования биосферу Земли с человечеством как её частью. Эта теория, развитая трудами современных отечественных учёных (В.Г.Горшков, К.С.Лосев и др.), позволяет чётко охарактеризовать наступивший с новой эпохой глобальный кризис с позиций экологии и определить возможные пути выхода из кризиса.

Глубокий научный анализ показал, что биосфера является единой совокупностью органических и неорганических структур, создавшей, поддерживающей и развивающей жизнь на Земле. Биосфера состоит из разнообразных видов живых организмов – микроорганизмов, растений и животных (с человечеством как частью животного мира), и «косной» (неживой) среды. Компоненты биосферы взаимодействуют между собой и с внешней средой – Космосом. Живые организмы постоянно рождаются и отмирают, в них протекают процессы обмена веществ. Они аналогичны огромному химическому заводу по переработке огромных масс вещества и энергии на поверхности нашей планеты. На этот завод поступает энергия извне, из Космоса, в основном, это солнечная энергия. Живые организмы (биота) сформировали в процессе эволюции не только собственно поверхность планеты, но и такие условия на ней, как концентрации органических и неорганических веществ (например, кислорода в воздухе, почве и воде), всю атмосферу и климат с приемлемым для высших форм жизни температурным диапазоном, почву и т.д.

Биосфера обладает способностью компенсировать неблагоприятные «возмущения» (вулканические извержения, падения крупных метеоритов и т.п.) пригодной для жизни окружающей среды. Эта способность – устойчивость биосферы – основана на естественной биотической регуляции (т.е. регуляции жизнедеятельностью биоты), которая осуществлялась в течение всего времени существования жизни на Земле. Благодаря биотической регуляции приемлемая для жизни среда восстанавливалась после любых локальных катастроф. Но только строго определённый, сформированный в течение 4 миллиардов лет, набор видов живых организмов, образующих жёстко взаимодействующие сообщества, способен поддерживать состояние биосферы на необходимом для жизни уровне. Каждый вид сообщества выполняет строго определённую работу по стабилизации окружающей среды. В сообществе нет видов-бездельников, не выполняющих никакой работы. Тем более, видов-разбойников, разрушающих взаимодействие сообщества.

Однако разум и жизнедеятельность человека, направленные на обеспечение непредусмотренных естественной биосферой условий безопасного, «комфортного» существования и беспредельного размножения, сделали человечество таким разбойником.

В результате двух революций – промышленной (XIX век) и научно-технической (XX век) – преобразование природной среды достигло уровня «возмущений», который биосфера не способна компенсировать. В числе этих преобразований замена естественных биотических сообществ на «культурные», не вписывающиеся в саморегулирующуюся естественную биоту, и создание объектов «техносферы», необратимо загрязняющих природную среду и использующих невосполняющиеся естественные ресурсы (типа природного топлива). В странах Европы и Северной Америки практически не осталось ненарушенных участков биосферы. В США, например, они составляют только 4% от всей площади с учётом Аляски.

Жизнедеятельность человека существенно нарушила достигнутые за миллиарды лет скоординированность и равновесие косного вещества и живого мира биосферы, привела к потере её устойчивости, способности компенсировать антропогенные «возмущения».

Порог устойчивости, по мнению учёных, перейдён более ста лет назад, и наступивший кризис ведёт к глобальной экологической катастрофе. Пока что она не наступила вследствие большой инерционности природных процессов. Но учёные полагают, что в природе имеются механизмы радикального ограничения (или ликвидации) тех видов организмов, которые ведут к нарушению устойчивости биосферы. Возвращение биосферы в устойчивое состояние неизбежно, но пока не наступило вследствие инерционности природных процессов. Если человек не сумеет обеспечить безопасность своей жизнедеятельности, то это произойдёт через глобальную экологическую катастрофу.

Единственным способом сохранения приемлемой для жизни человека окружающей среды является восстановление сообществ естественной биоты не в ничтожных по площади заповедниках, а на больших территориях земной поверхности. Это требует полного прекращения дальнейшего освоения дикой природы, рекультивации значительной части уже освоенных человеком земель, сокращения общего энергопотребления. Решение других проблем новой эпохи – экономических, социальных, демографических, образовательных и воспитательных без выполнения этих условий бессмысленно и неоправданно.