На протяжении тысячелетий люди не подозревали, что наступит момент, когда им придется охранять природу земного шара... от самих себя.
Не задумывались также и над тем, что придется скрупулезно подсчитывать даже ресурсы воды и воздуха, постоянно уменьшаемые самой же деятельностью человека. В США, например, некоторым промышленным районам и многомиллионным городам уже не хватает пресной воды. С тем же сталкиваются и некоторые другие страны. В свою очередь, общемировой сток испорченных, загрязненных вод мог бы сейчас составить реку более мощную, чем Амазонка. И этот все более растущий сток сплошь и рядом портит те самые источники, которых местами и так едва хватает для удовлетворения первоочередных нужд. На ум невольно приходит образ свечи, подожженной с обоих концов...
Еще хуже обстоит дело с растительным и животным миром. Иногда в западной прессе даже проскальзывают мысли, суть которых можно свести к следующему: «Мы — последнее поколение, еще заставшее неистребленную природу».
Выдающиеся мыслители и раньше задумывались над теневыми сторонами научно-технического прогресса. Достаточно вспомнить вывод, сделанный К. Марксом: «...Культура, если она развивается стихийно, а ненаправляется сознательно... оставляет после себя пустыню...»
Диагноз поставлен точно. Сейчас уже миллионы людей задают себе вопрос: готова ли, наконец, современная наука вооружить людей дальновидной стратегией сознательного регулирования наших взаимоотношений с природой?
Попробуем найти ответ.
Чтобы управлять природой, надо, естественно, знать важнейшие ее закономерности. Выясним поэтому, что же нам известно о земной биосфере и как эти знания могут нам помочь.
Разомкнутый круг
Пространство земного шара конечно. Конечны и запасы воды, воздуха, минеральных солей, которые жизнь может использовать. Поэтому на Земле, как и на любой другой планете, жизнь возможна лишь на основе вечного круговорота жизни и смерти, постоянного возникновения и разрушения. Все животные дышат воздухом, который уже бессчетное число раз побывал в легких, все минеральные соли, сегодня потребляемые растениями, тоже неоднократно были составной частью живой ткани. Так цикл за циклом.
Можно пофантазировать и вообразить некую форму жизни, которая возникла в бесконечном, допустим, космическом пространстве, где запасы вещества и энергии также безграничны. Возможно, такие формы жизни не ведали бы разрушения и смерти... Они бесконечно распространялись бы в пространстве. Но эволюционировали бы они? Неизвестно.
В замкнутом пространстве Земли никогда не затухает противоречие, которое заставляет жизнь восходить по лестнице эволюции. Вот это противоречие: способность живого к самовоспроизведению безгранична, а запасы пищи, энергии, строительного материала конечны. Потомки одной-единственной тли при отсутствии хищников за считанные недели могли бы покрыть толстым слоем весь земной шар... Но чем бы они питались, эти мириады тлей?
Способность к безграничному самовоспроизведению создает то, что наш выдающийся соотечественник В. И. Вернадский назвал «давлением жизни». В результате «давления жизни» на протяжении всей геологической истории Земли шел непрерывный захват новых, еще не обжитых пространств. Возникнув в водной приповерхностной зоне, жизнь затем овладела глубинами океана, сушей, воздухом; на это ушли миллиарды лет.
Завоевывая новые пространства, жизнь овладевала новыми источниками пищи и энергии. Круговорот жизни ширился, рос.
Он менялся и качественно, так как новая среда путем естественного отбора, на основе генетической изменчивости выковывала новые формы жизни, часто более многочисленные, чем исходные. Например, число наземных, то есть исторически более молодых видов превышает численность морских, вероятно, более чем в десять раз.
Так замкнутый цикл жизни неизбежно превращался в восходящую спираль. Так усложнялась биосфера, так она росла и крепла, так обстояло дело, пока не возник человек.
Продукт слепой эволюции, сам человек благодаря разуму не слеп. Он может осознать и осознает законы, движущие жизнью.
Овладевая принципиально новыми источниками энергии (ядерная энергия, например), человек, однако, целиком и полностью зависит от устойчивости всей цикличной структуры жизни.
Каждый вид организмов выполняет роль звена в цепи биотического круговорота. Используя средства существования, поставляемые «соседями», он, в свою очередь, должен отдавать в среду то, что могут усвоить другие. Эта сложная, порой многоступенчатая взаимозависимость была прекрасно известна еще древним земледельцам и скотоводам: хочешь иметь высокий урожай зерновых, содержи скот не только для молока и мяса, но и для навоза.
Особенно значительна в этой цепи роль одноклеточных. Минерализуя мертвые останки животных и растений, они превращают их в единую «валюту» — минеральные соли и простейшие органические соединения, вновь и вновь используемые растениями для синтеза нового органического вещества. На разрушающей деятельности микроорганизмов основана вся саморегуляция биосферы. Не будь одноклеточных, на Земле очень скоро иссякли бы доступные высшим организмам источники питания, и она покрылась бы трупами. Одноклеточные составляют основу цикличной структуры жизни, и от того, успевают ли они справляться со своими «обязанностями», зависит ее прочность.
Этот вывод, как мы дальше увидим, представляет отнюдь не только теоретический интерес...
Природа мстит...
Естественные сообщества живых организмов (биоценозы) устойчивы благодаря разнообразию и богатству видов, которые входят в их состав. Они, пользуясь научной терминологией, многокомпонентны. Например, биоценоз, именуемый «сосновым бором», процветает лишь благодаря совместной деятельности тысяч видов растений и животных. Каждый из этих видов что-то значит в биоценозе, чем-то ему полезен. Мы разобрались здесь далеко не во всех причинных связях, но ясно уже и теперь, что если уничтожить в лесу, допустим, муравьев, то лес начнет хиреть. Настолько все отлажено и притерто в «биологических машинах», что порой изъятие одного-трех, казалось бы, крошечных «винтиков» способно разладить всю структуру.
В эволюции стихийно «испытывались», конечно, самые разные варианты, и если стойкими оказались многокомпонентные биоценозы, то это не случайно: они-то и есть самые жизнеспособные.
Мы, люди, убедились в этом еще на заре цивилизации. Наши культурные биоценозы малокомпонентны. И потому неустойчивы (всем известно, сколько усилий приходится прилагать для защиты полей и садов от сорняков, насекомых, вредных грибков и микроорганизмов; всем известно, что происходит с запущенным полем или садом, оставленным без присмотра). Естественные биоценозы, как более стойкие, жизнеспособные, стремятся поглотить культурные, и последние могут существовать лишь благодаря неустанной поддержке человека.
Так возникает противоречие между «дикой» и «культурной» природой. Люди вынуждены вести энергичную борьбу с теми естественными биоценозами, которые окружают искусственные. Иногда это борьба оборонительная, но часто и наступательная. Для расширения искусственных биоценозов приходилось уничтожать естественные (леса, степи). К чему порой приводило такое безудержное наступление — известно: к эрозии почвы, уходу воды, пылевым бурям и так далее. Междуречье Тигра и Евфрата называли когда-то «райским садом». Сейчас это полупустыня.
Создается парадоксальное положение: стараясь изменить в своих интересах природные процессы, человек вступает в конфликт с силами естественной саморегуляции, нарушает равновесие биосферы, что в конечном итоге нередко обращается ему во вред.
Естественная саморегуляция биосферы дает перебои и по другой причине. В круговорот вводится все больше искусственных материалов и веществ, которые микроорганизмы «не умеют» перерабатывать. Или в таких количествах, что они не успевают справиться с ними. А некоторые из этих веществ ядовиты для организмов. Так биотический круговорот, очевидно, впервые за миллиарды лет становится в каких-то «нитях» незамкнутым. Происходит нарушение уже не отдельных биоценозов, а в некоторых случаях и самой структуры биосферы.
И природа, по выражению Энгельса, мстит. При этом надо иметь в виду, что у одноклеточных поколения сменяются чрезвычайно быстро, и поэтому они успевают приспособиться к меняющимся условиям среды (отчасти это удается и насекомым). У наиболее высокоорганизованных многоклеточных поколения, наоборот, сменяются медленно. И у них возможности приспособиться к быстро меняющимся условиям соответственно гораздо ниже. Они первыми сходят со сцены.
Можно ли заменить биосферу?
Теперь уже ясно, что взаимоотношения с природой надо совершенствовать основательно. Но как?
Еще десятилетия назад в принципе некоторым казалось теоретически возможным вообще полное выключение человека из биосферы — создание искусственной «среды жизни», целиком поддерживаемой техникой.
Заманчиво? Возможно. Исполнимо ли? Давайте обсудим.
Недавно было открыто, что и люди и животные используют для дыхания не только кислород. За один лишь год и лишь растения выделяют в атмосферу 490 миллионов тонн летучих соединений, что составляет 0,001 процента веса атмосферного воздуха. Всего же в атмосфере постоянно присутствуют миллиарды тонн органических соединений. Некоторые из них — атмовитамины, судя по всему, выполняют в организме важные физиологические функции. Мы дышим, таким образом, не только кислородом!
Повторяю: этот факт колоссальной важности мы выяснили совсем недавно. А сколько фактов мы еще не знаем? Можно ли на таком уровне знаний надеяться, что комплекс технических сооружений окажется равноценным биосфере?
Но это не главное возражение. Допустим, мы узнали все, что надо. Допустим (оговариваемся еще раз, что рассуждаем мы сугубо теоретически), во власти человека уничтожить биосферу и заменить ее равноценной техносферой. Допустим, работа уже осуществлена. Хорошо ли нам будет? Нет, очень плохо.
Даже владея сверхсверхтехникой, вряд ли удастся уничтожить всех без исключения микроскопических обитателей планеты, которые обосновались и в морях, и в воздухе, и в почве, и в самом человеке и которые обладают исключительными приспособительными способностями. Итак, человек остается наедине с микроорганизмами. Это ужасная ситуация. На человека — теперь уже единственную «кладовую» органического вещества — немедленно обрушиваются неисчислимые полчища простейших и вирусов. Масштабы возникающих в этой ситуации последствий даже трудно представить.
Столь же малореальна и модель техносферы, которая существует параллельно с биосферой, но от нее совершенно независима. Выбора, собственно, не остается! Надо примирить техносферу и биосферу, точнее — включить ее в биосферу так, чтобы возник единый сознательно управляемый человеком природный организм.
Необходимо усилие, чтобы принять эту мысль. До сих пор техника казалась нам чем-то противостоящим живой природе, чем-то несовместимым с ней. Тем не менее диалектический синтез того и другого возможен. Техника должна стать неотъемлемой частью биосферы — это магистральная линия дальнейшего хода событий. На этом узловом моменте надо остановиться особо.
«Сфера разума»
Эволюцию органического мира можно подразделить на несколько этапов. Первый этап — возникновение биотического круговорота, биосферы. Второй этап — усложнение цикличной структуры жизни, появление надстройки из многоклеточных, увенчанной человеком.
Все это периоды биогенеза, когда развитие шло под влиянием биологических факторов.
Третий этап начался с появления и развития человеческого общества. Здесь разумная по своим намерениям деятельность людей в большинстве случаев, как отмечал еще Энгельс, оказывалась в масштабе биосферы малоразумной, более того — разрушительной.
Но не будем забывать, что этот стихийный, основанный на конкуренции, частной собственности и угнетении этап развития человечества всего лишь, по выражению Маркса, его «предыстория». Подлинная история развернется лишь на уровне совершенной материально-технической базы, высокоразвитого сознания и гармоничных общественных отношений, что найдет свое высшее воплощение в коммунизме.
От этого зависит и судьба природы. В свое время В. И. Вернадский назвал грядущий четвертый этап развития биосферы ноосферой — этапом разумного («ноос» по гречески «разум») регулирования отношений человека и природы. Эта мысль по своему содержанию совпадает с мыслями Маркса и Энгельса, которые рассматривали коммунистическое переустройство общества в качестве залога гармоничных взаимоотношений между человеком и природой.
Замена стихийного сознательным и планомерным в сфере общества неизбежно влечет за собой торжество дальновидного, научного подхода к управлению биосферой. Следовательно, управление природой, ее разумное переустройство и сохранение не есть благая мечта: все это лежит на магистрали социально-технического прогресса.
Да, и технического тоже. До поры до времени техника могла развиваться без учета закономерностей естественной саморегуляции биосферы. Главной задачей технологии было производство — возможно более эффективное, массовое, дешевое — все новых и новых веществ и изделий. Забота об их полном уничтожении после использования была чем-то третьестепенным (это относится даже не столько к самим изделиям, сколько к отходам производства). Велико было убеждение, что природа сама «переварит» любые отходы. И до поры до времени так оно и было. Теперь, как видим, положение меняется.
Поэтому технология неизбежно должна перестроиться. И она постепенно перестраивается. Появляется все больше заводов с замкнутым циклом водоснабжения и водоочистки. В лабораториях все интенсивней идет разработка элементов безотходной технологии, при которой сырье перерабатывается целиком, без остатков. Так, например, в Армении уже разработана безотходная технология производства алюминия. В качестве сырья здесь берется богатая алюминием порода — нефелиновый сиенит; из нее получают и окись алюминия, и хрусталь, и разнообразные химикаты, так что отбросов совершенно не остается. Для Ленинграда спроектирован центр полной переработки всех без исключения отходов городского хозяйства. Таких примеров немало, но они лишь первые проблески эры безотходной технологии. Промышленность должна не только производить, но и «переваривать» произведенное. Таким образом, чтобы отходы производства не разрушали биосферу, а были фактором ее развития.
С этим не просто свыкнуться — мешают психологические навыки прошлого, — и тем не менее это единственный путь.
В создании замкнутого производства нам сильно может помочь все та же живая природа. В очистительных установках уже давно пользуются услугами микроорганизмов. Современной биологии под силу выведение куда более активных форм «разрушителей»; она способна увеличить их «набор», расширить спектр их действия. Так уже было с пенициллином: его естественные производители вскоре были заменены «окультуренными» формами, и это позволило сделать лекарство широкодоступным и более действенным. Путь, таким образом, разведан. И на этом пути, между прочим, происходит обогащение биосферы. Выводя новые формы одноклеточных «разрушителей», мы тем самым увеличиваем регулирующие возможности биосферы и укрепляем ее «фундамент». Так интересы техники сливаются с интересами живой природы.
Точно такой же синтез возможен не только в микробиологической промышленности. Очень интенсивно ведутся сейчас работы по совершенствованию биологических методов защиты искусственных биоценозов. Ученые и практики стремятся увеличить многокомпонентность этих биоценозов таким образом, чтобы новые виды растений и животных, вписанные в структуру полей, садов и огородов, ограждали их от нашествия вредителей. Этот путь, конечно, не нов — он известен еще древним земледельцам. Но сейчас подобные работы приобретают все более массовый, осмысленный, научный характер. Очевидно, в перспективе искусственным биоценозам можно будет придать стойкость естественных. Произойдет новое обогащение биосферы, которое одновременно снимет тягостное противоречие между культурными и естественными сообществами — биоценозами.
Пока возможности наши еще не столь велики, как хотелось бы, и тогда, когда мы пытаемся улучшить первозданную природу, и тогда, когда мы стремимся усовершенствовать культурный ландшафт. Положение, однако, радикально изменится, очевидно, уже в недалеком будущем.
В общих чертах мы уже поняли, например, как работает механизм наследственности. Не фантастика, а перспектива завтрашнего дня — управление генетическим механизмом растений и животных. То, что сейчас делается поневоле медленно, иногда на ощупь, — создание новых форм растений и животных путем селекции, — будет делаться быстро, целенаправленно. В принципе существует возможность создания бесконечного разнообразия форм жизни, наделенных заранее заданными свойствами.
И вот тогда сознательное обогащение биосферы, укрепление ее структуры станет всецело инженерно-биологической задачей. Возможности тут поистине беспредельны. Мы сможем сообщить живой природе такое разнообразие и великолепие, которое превзойдет творчество эволюции. Мы будем создавать биоценозы по плану на основе глубоких теоретических знаний, предварительного моделирования и точных программ осуществления.
Вот чем будет характерен новый этап развития земной природы.
Человек преобразует биосферу, выведет ее за пределы Земли, может быть, перебросит на другие планеты. Уже сейчас возникает потребность в такой отрасли науки, которая бы занялась общетеоретическими проблемами управления природой, а практически разрабатывала бы дальновидную стратегию и тактику работ по урегулированию обострившихся сейчас противоречий между человеком и биосферой. Потребность в такой науке огромна, потому что столь сложное дело требует глубочайших теоретических исследований, точных прогнозов и научно обоснованных рекомендаций. Прекрасная Земля не страница из утопии, это закономерная реальность будущего. Но для претворения ее в жизнь нужны огромные, массовые усилия, вдохновенный творческий труд.
М. Камшилов, доктор биологических наук, П. Базаров
