Особый интерес представляет сопоставление энергетических и информационных потенциалов биосферы и техносферы. Энергоемкость продукции в биосфере составляет 15 МДж/кг, а в техносфере 300 МДж/кг, то есть в 20 раз больше. Сильно различается и водоемкость продукции: в биосфере 50 л/кг, в техносфере 3333 л/кг, — в 65 раз больше.
Существует огромное различие между биосферой и техносферой и по информационной скорости эволюции. В палеонтологических оценках среднего времени смены видового состава биоты биосферы приводится значение около 3 млн. лет. При этом происходит замена лишь 1% генетической информации. Напомним, что ее полный запас в биосфере равен 1015 бит. Следовательно, полная ее смена в ходе эволюции происходит за время в сто раз большее — за 3 х 108 лет, или за 1016 с. Для информационной скорости биологической эволюции получаем: 1015 бит: 1016 c = 0.l бит/с.
Информационная скорость технического прогресса в XX в. (скорость эволюции техносферы), определяемая запасом научно-технической информации человечества (~4 х 1015 бит) и средним временем смены технологий (10 лет, или ~3 х 108 с), составляла около 107 бит/с. Это на 8 порядков больше скорости биологической эволюции!
Таким образом, из сопоставления количественных характеристик биосферы и техносферы следует:
человек контролирует и в той или иной степени использует незначительное число биологических видов биосферы; часть из них относится к техносфере, но биотизация техносферы ничтожна;
полные массы биоты, материала техносферы и скорости обновления их активного вещества по порядку величин совпадают;
масса биогенного вещества сокращается под влиянием человека, а масса техногенного вещества постоянно нарастает;
нетто-продукция техносферы почти на 3 порядка меньше нетто-продукции биосферы; продукционный коэффициент (отношение годовой продукции соответственно к биомассе или «техномассе») для биосферы равен 0.018, для техносферы — 0.0015;
отношение расхода органического вещества к продукции в биосфере в 47 раз меньше, чем в техносфере: соответственно 0.34 и 16;
годовые расходы энергии биосферы и техносферы различаются в 20 раз, но энергоемкость нетто-продукции техносферы в 20 раз больше, чем энергоемкость биосферной продукции;
расход воды в техносфере только в 6 раз меньше, чем в биосфере, но водоемкость продукции техносферы в 65 раз больше;
степень замкнутости круговорота веществ в техносфере на порядок меньше, чем в биосфере;
информационная скорость прогресса цивилизации в XX в. оказалась на 8 порядков больше скорости биологической эволюции в биосфере;
суммарная скорость переработки активной информации в биосфере на 20 порядков больше, чем скорость переработки информации цивилизации.
Общий вывод: живая природа планеты несравненно совершеннее и умнее человеческой цивилизации, она более гармонична, эффективна и экономична, она гораздо лучше сбалансирована, потоки ее веществ и энергии регулируются с чрезвычайно высокой точностью. Из-за огромной разницы в величине потоков переработки информации в биосфере и техносфере человеческое управление биосферой невозможно. А из-за огромной разницы скоростей развития живой природы и прогресса цивилизации невозможна их коэволюция (сопряженная, согласованная эволюция).
К этим данным следует добавить еще несколько положений. Высокая устойчивость, точность биотической регуляции и замкнутость биотического круговорота, определяющие превосходство биосферы над техносферой, обеспечиваются без какого бы то ни было общего специального управляющего механизма, верховного регулятора, без «центральной администрации». Согласно закону больших чисел биосфера в целом сама по себе «анархически« авторегуляторна.
Биосфера существовала (в пределах фанерогенеза 570 млн. лет) и может существовать без техносферы, но техносфера не может существовать без биосферы — ресурсов производства и условий жизни людей. Современная экономика на 25% зависит от современных ресурсов биосферы и еще на 60% от продуктов прошлых биосфер — ископаемых видов топлива и минералов. По первичным потребностям люди на 90% зависят от ресурсов и средорегулирующей функции современной биосферы.
2 См.: Горшков В.Г. Физические и биологические основы устойчивости жизни. — М. — ВИНИТИ, 1995.
В ходе эволюции биосфера неоднократно изменялась по своей мощности, распространенности, видовому составу, ступенчато переходя из одного устойчивого состояния к другому. Но современная биосфера может иметь только одно устойчивое состояние, совместимое с достигнутыми условиями существования людей. Нельзя рассчитывать на то, что человеческая цивилизация может выжить, переведя биосферу в другое устойчивое состояние, резко отличающееся от доисторического2.
Скорость переработки информации не единственный критерий для решения вопроса «кто умнее — человек или природа?». Можно привести множество примеров способности больших биосистем ставить эксперименты на своих членах, на себе, вести тщательный и очень придирчивый отбор, закреплять приспособления. Для всего этого нужен «внутренний диалог», работа «природного ума», всегда направленного на пользу популяции, виду, сообществу. В то же время поведение человека, людей, общества, особенно по отношению к природе, дает множество оснований для вопроса «разумно ли человечество?».
3 См.: Акимова Т.А., Хаскин В.В. Экология. Человек-Экономика-Биота-Среда. — М.:ЮНИТИ, 2006.
Цивилизация выросла за счет биосферы. Как показано выше, искусственная, созданная человеком хозяйственная подсистема экосферы за короткое по эволюционным масштабам время выросла до уровня количественного сравнения с природной подсистемой3 (табл. 1). Основную часть своего развития мировая цивилизация прошла, организуя свое хозяйство за счет экстенсивных факторов, расширяя свою пространственную экспансию, осваивая новые территории, замещая степи и леса поселениями, пашней и пастбищами. Никакого другого источника для роста, кроме изъятия и потребления ресурсов биосферы у хозяйственной подсистемы нет.
| Таблица 2Рост техносферы и потери биосферы в XX в. | ||
| Показатель | Начало века | Конец века |
| Валовой мировой продукт, млрд. долл./год | 60 | 30000 |
| Энергетическая мощность техносферы, ТВт | 1 | 14 |
| Численность населения, млрд.чел. | 1.6 | 6.1 |
| Добыча всех видов ископаемых, Гт/год | 0.6 | 125 |
| Потребление пресной воды,км3/год | 360 | 5000 |
| Потребление первичной продукции биоты, % | 1 | 12 |
| Площадь лесов, млн. км2 | 46.5 | 38.7 |
| Площадь вторичных пустынь,млн.км2 | 28 | 36 |
| Площадь деградированных земель,млн. га | 140 | 1900 |
| Сокращение числа видов, % | (0) | 20 |
| Площадь суши, занятая техносферой, млн. км2 | 13 | 38 |
| Риск техногенных поражений людей, % | 0.5 | 2.5 |
На это обычно возражают, что индустриальная цивилизация выросла в основном не за счет биологических ресурсов, а за счет запасов земных недр — руд, минералов и ископаемого топлива, которые не имеют отношения к живой природе. Но напомним, что многие из этих ресурсов возникли в геологическом прошлом именно благодаря деятельности живых организмов. Кроме того, уже одна только добыча ископаемых, извлечение и перемещение массы горных пород наносит ущерб природным экосистемам. Эксплуатация этих ресурсов, их переработка приводит к массированному загрязнению природной среды и становится существенным фактором уязвимости и биоты биосферы, и рода человеческого. Рост индустриальной цивилизации оказался возможен только за счет разрушения природной среды.
Многие экологические системы подверглись антропогенной деградации, уменьшилось их биоразнообразие. Рост техносферы происходил не по принципу «раздвигания и оттеснения» природных систем (биосфера пространственно ограничена), а за счет их оккупации, уничтожения и замещения.
4 См.: Будыко М.И. Энергетический баланс Земли. — Л.: Гидрометеоиздат, 1978; Горшков В.Г. Пределы устойчивости окружающей среды // ДАН, 1988, Т. 301; Данилов — Данильян В.И., Лосев К.С. Экологический вызов и устойчивое развитие. — М.: Прогресс-Традиция, 2000; ГЭП-3 (Глобальная экологическая перспектива-3) (ГЕО-3). — М.: ИнтерДиалект, 2004 и др.
Наибольших масштабов и скоростей эти тенденции достигли в XX в. Он оказался веком разительных экономических и экологических изменений, включая сильнейшие социальные и политические потрясения. Некоторые данные о росте техносферы и утратах биосферы в XX в. представлены в табл. 2. В ней обобщены материалы ряда фундаментальных сводок4.
В XX столетии вместе с демографическим взрывом произошли активизация техногенеза и мощный подъем мировой экономики. Это обусловлено приростом реализуемых финансовых средств, материалов, мощностей и материально-энергетических потоков, приходящихся в среднем на каждого жителя планеты. Общий масштаб этих потоков стал сопоставим с масштабом природных процессов.
Производственной деятельностью человека и продуктами труда в той или иной мере охвачено все обитаемое пространство планеты. Однако плотность размещения объектов техносферы очень сильно варьирует. Она близка к распределению плотности населения. Недавно на основе съемок из космоса была оценена площадь земель, не затронутых хозяйственной деятельностью. Оказалось, что их осталось всего около 38.6 млн. км2 (28% обитаемой суши).
По многим современным оценкам нынешняя структура и темпы потребления ресурсов сохранятся не более 30-40 лет. К тому же быстро уменьшается возможность перехода на возобновляемые ресурсы. По существу речь должна идти о новой парадигме мировой экономики: макроэкономика человеческого общества должна быть вписана, включена в экономику природы Земли.
Выбирая путь дальнейшего развития, выстраивая государственную экологическую политику, необходимо понимать, что совсем скоро определяющим критерием успеха человечества станет его способность вписаться в биосферу, умение соизмерять свою деятельность с возможностями природных комплексов. Будущее принадлежит не столько тем странам, которые сегодня добились высокого уровня в области высоких технологий, сколько тем, которые смогут индуцировать новые идеи в своих взаимоотношениях с Природой.