Новые задачи, стоящие перед наукой

Макарьева А.М., Горшков В.Г., Старцев А.А. По случаю года экологии в России. 2017.

следующий раздел

Введение

С утра садимся мы в телегу;
Мы рады голову сломать
И, презирая лень и негу,
Кричим: "пошeл, ...!"
А.С. Пушкин, "Телега жизни"

Всё время своего существования наука боролась с враждебной человеку окружающей средой. Благодаря открытию электричества, двигателя внутреннего сгорания и химических удобрений за последние два столетия уровень жизни людей вырос скачкообразно. Большинство современных людей в развитых странах никогда не испытывали физических перегрузок и голода. В этом они впервые в истории человечества сравнялись с жителями естественной климатической зоны человека. Последние, живя в высокопродуктивной экосистеме при оптимальном климате, тратили на добывание пропитания лишь небольшую часть своего времени (и потому никогда не имели стимула для развития науки и техники).

Там, где эта задача - обеспечение едой, одеждой и жилищем без физических перегрузок вне естественного ареала Homo sapiens - была решена, научно-технический прогресс ожидаемо перестал приводить к улучшению жизни людей. Фундаментальная наука проскочила область размеров и энергий, соизмеримых с потребностями людей. Интенсивные исследования продолжаются на масштабах, не затрагивающих жизнь человека: в физике высоких энергий, намного превосходящих энергии ядерной физики, и в астрофизике, перешедшей к исследованию космоса, удалённого от нас на миллионы световых лет. Общество ощущает уменьшившуюся отдачу от инвестиций в научно-технический прогресс [1]. Авторитет науки вообще и занятой научной деятельностью части общества падает.
[1] Mokyr J. (2013) Is technological progress a thing of the past? VOX (CEPR's policy portal).

Эта ситуация опасна, так как никогда прежде человечество так сильно не зависело от науки. Наша экспоненциально растущая цивилизация неустойчива, а незыблемость современного уклада жизни - иллюзорна. Популяция человека выросла почти до десяти миллиардов, на несколько порядков превысив естественную численность видов животных размера человека. Помимо этого, каждый современный человек потребляет в единицу времени в пятьдесят раз больше энергии, чем он потреблял бы в естественной окружающей среде. Из-за запредельного воздействия человека на биосферу повсеместно деградируют почвы и растительный покров, разрушаются круговорот воды и температурный режим.

Перед наукой встала новая задача - сохранить достигнутый уровень прогресса. Как не допустить экологического коллапса и следующего за ним глобального падения уровня жизни и социального хаоса?

Чтобы решить эту задачу, необходимо заменить историческое противостояние науки и окружающей среды принципиально иными подходами к изучению биосферы. Но новые подходы развиваются медленно. Проблемы окружающей среды по-прежнему рассматриваются по примитивной схеме ассенизации (борьбы с загрязнениями).

Главным белым пятном в современной науке является вопрос о том, как устроены не нарушенные человеком экосистемы - леса, болота, океаны. Каким образом жизнь в этих экосистемах не прерывалась, а окружающая среда оставалась пригодной для жизни в течение сотен миллионов лет? Именно устойчивость отличает первозданную природу от всех без исключения антропогенных биосистем, включая и саму современную глобальную цивилизацию.

В странах-чемпионах технологического прогресса, которые сегодня определяют мировую научную повестку, идеи антропогенного преобразования природы исторически наиболее влиятельны, а дикая природа, как следствие, утрачена. В некоторых других странах, где ненарушенные леса ещё есть, нет научной базы и стимула для их изучения, так как высокая численность и, следовательно, низкий уровень жизни населения обуславливают быструю распродажу и уничтожение остатков естественной природы. В России и Бразилии сложилась более благоприятная ситуация: помимо самостоятельной научной базы на значительной части территории этих стран сохранились малонарушенные экосистемы [2].
[2] Kobyakov, K.N., Shmatkov, N.M., Shvarts, E.A., Karpachevsky, M.L. (2015) Loss of Intact Forest Landscapes in Russia and Effective Forest Management in Secondary Forests as Its Alternative for Biodiversity Conservation and Sustainable Rural Development. XIV World Forestry Congress, Durban, South Africa, 7-11 September 2015.

Междисциплинарная концепция биотической регуляции, сформулированная в России и разрабатываемая международной группой учёных, количественно доказывает, что окружающая среда остаётся пригодной для жизни в результате воздействия на неё естественных экосистем, т.е. самой жизни. Мощность стабилизирующего воздействия естественных экосистем пропорциональна их площади. Поэтому не эксплуатируемые человеком экосистемы суши и океана должны занимать достаточно большие площади так, чтобы их суммарное воздействие было достаточным для поддержания глобальной окружающей среды в устойчивом состоянии. Если порог разрушения естественных экосистем превышен, окружающая среда деградирует до непригодного для жизни человека состояния независимо от наличия или отсутствия прямых антропогенных загрязнений типа выбросов углерода.

Современное человечество обязано науке не только своими достижениями, но и своей постоянно возрастающей уязвимостью. Избежать коллапса наша цивилизация сможет только в том случае, если фундаментальная наука изыщет внутренние резервы и мобилизуетcя для решения проблем устойчивости биосферы, окружающей среды и человеческого общества. Для этого, в частности, необходимо изучать экологические особенности человека как одного из видов биосферы. В этой статье мы кратко обсудим две из важнейших проблем устойчивости: круговорота воды и психического здоровья людей при перенаселённости. В заключительном разделе мы рассмотрим фундаментальную экологическую проблему крупных животных (включая человека) как фактора дестабилизации экосистем суши.

предыдущий раздел :: наверх :: следующий раздел

Откуда берётся вода?

В 2015 году руководство Саудовской Аравии объявило, что следующий год станет последним годом урожая пшеницы [3]. Такое апокалиптическое заявление связано с исчерпанием подземных вод в этой пустынной стране с утроившимся за последние сорок лет населением. Страна, недавно ещё экспортировавшая зерно, осталась без воды. Согласно имеющимся оценкам [4], скорое исчерпание подземных вод угрожает многим крупным сельскохозяйственным регионам, включая Калифорнию, Индию и Китай.
[2] Halverson N. (2015) What California can learn from Saudi Arabia's water mystery.
[3] Famiglietti, J.S. (2014) The global groundwater crisis. Nature Climate Change 4: 945-948.

Пока численность населения была малой, воды было достаточно, и изучать, откуда она берётся, было незачем. Поэтому значимых успехов в понимании устойчивости круговорота воды современная наука не достигла. Проблема вот в чём.

(Продолжение следует. Подписаться на новости можно здесь.)