16 апреля 2013 года в конференц-зале Института Карнеги в Вашингтоне завершилось рабочее совещание по проекту, посвященному глобальному массовому вымиранию на границе перми и триаса. В зале собралась существенная часть исследователей со всего мира, занимавшихся этой проблемой. Почти у каждого — своя собственная гипотеза, но все, так или иначе, крутятся вокруг вулканизма Сибирских траппов.
Примерно 252 млн лет назад на огромной территории от сегодняшних Уральских гор до Якутии и от севера Иркутской области до Заполярья одновременно изливались магмы. Вулканизм на Земле — дело обычное, но такие объемы, да еще и внутри континента — это явная аномалия.
В это же время случилось нечто, приведшее к вымиранию 80% видов всех живущих в то время морских организмов. Существенный урон потерпели и наземные организмы (хотя до сих пор идут споры, в какой мере они были затронуты массовым вымиранием).
Почему экосистемам Земли пришлось так туго? Основные факторы -это бедный кислородом океан, высокие концентрации CO2 в атмосфере (возможно, в тысячи раз выше, чем сегодня), кислотные дожди. Главный маркер события — резкий изотопный сдвиг углерода в сторону легкого изотопа углерода-12, что говорит о выбросе биогенного углерода.
Мог ли стать причиной вымирания масштабный вулканизм и все сопутствующие ему геохимические аномалии? Трудно доказать. Далеко не все факты укладываются в такую причинно-следственную связь (есть и явные несоответствия), однако большинство специалистов все-таки склоняется к положительному ответу. Последний доклад был сделан Дэном Ротманом из Массачусетского технологического института — блестящим геофизиком с внешностью доктора Шелдона Купера из сериала «Теория большого взрыва» и остроумием, подходящим для какого-нибудь американского шоу. В декабре 2012 года в докладе на осенней конференции Американского геофизического общества он уже выдвинул совершенно новую гипотезу, объясняющую пермско-триасовое массовое вымирание, и вот Дэна специально пригласили сделать доклад на эту же тему в более узком кругу специалистов.
Основой новой гипотезы служит достаточно простое наблюдение: концентрация вышеупомянутого изотопа углерода в морских осадках растет по экспоненте или даже еще быстрее. Что может вызвать такие изменения? Первая приходящая в голову аналогия — деление микроорганизмов. Именно в этом и заключается гипотеза. Более того, Дэн Ротман называет конкретного виновника — это архея рода Methanosarcina.
Метаносарцина производит метан в процессе своей жизнедеятельности. В наше время ее можно встретить практически в любой среде, включая помойки, канализацию и даже человеческий кишечник. В естественных же условиях она скапливается там, где ощущается недостаток кислорода, например в океанских глубинах. Пермский океан мог быть для нее прекрасным домом.
Еще одна характерная особенность метаносарцины — способность производить метан любой из известных форм метаболизма из водорода, углекислого газа и ацетатов. Последний в избытке присутствовал в закисном пермском океане. Причем метаносарцина по сравнению с другими метаногенами перерабатывает ацетаты энергетически более эффективным путем. Эту особенность она приобрела в результате горизонтального переноса генов от бактерии класса Clostridia.
Момент переноса генов удалось датировать методом молекулярных часов. И датировка (240 ± 41 млн лет) совпадает с пермско-триасовым массовым вымиранием (хотя и с достаточно большой неопределенностью).
Есть еще одно обстоятельство. Метаносарцине, как и другим метаногенам, нужен никель. Концентрации никеля в Мировом океане невелики, но так было не всегда. Сибирский вулканизм привел к образованию группы гигантских месторождений никеля, добываемых сегодня «Норильским никелем» (эти месторождения составляют 20% от мировых запасов), а кислотные дожди позволяли попадать этому элементу в океан, стимулируя безудержный рост нового метаногена.
Итак, в пермском бескислородном океане было много пищи, но некому было ее перерабатывать, пока не произошла мутация, приведшая к появлению метаносарцины. Сибирский вулканизм привнес в океан никель, который стимулировал ее безудержный рост, а в атмосферу стал поступать в избытке метан. Окисляясь, метан превращался в парниковый углекислый газ. Вся экосистема оказалась в новом для нее стрессовом состоянии, что и привело к массовому вымиранию организмов.
Возможно, перед нами действительно решение давней проблемы, однако новые гипотезы, конечно, приживаются далеко не сразу. И для публикации статьи [1] Дэну Ротману и его коллегам потребовалось пройти «девять кругов рецензирования».
«Я не знаю, будет ли это самой важной моей статьей. Более того, я не уверен, что в ней всё правильно. Но я не сомневаюсь, что она станет широко обсуждаться в прессе», — сказал мне Дэн через несколько месяцев, получив очередную порцию рецензий.
В геологической истории было пять событий массовых вымираний, называемых великими, с десяток менее заметных и еще известно множество резких пиков на изотопных углеродных кривых. Все ли они связаны с эволюцией микроорганизмов? Если нет, то какие связаны? Уверен, что новая гипотеза окажет существенное влияние на последующие исследования в этом направлении. При изучении работы Дэна Ротмана возникают также и весьма серьезные опасения. Не мутировал ли уже какой-то убийственный микроб, например в приполярных торфяниках, и не выводим ли мы что-то подобное в лаборатории, думая о зеленой энергетике будущего?
Алексей Иванов
- Rothman D.H., Fournier G.P., French K.L., Alm EJ., Boyle E.A., Cao C., Summons R.E. Methanogenic burst in the end-Permian carbon cycle. — www.pnas.org/content/early/2014/03/26/1318106111.abstract
«В декабре 2012 года в докладе на осенней конференции Американского геофизического общества он уже выдвинул совершенно новую гипотезу, объясняющую пермско-триасовое массовое вымирание»
Так ли нова данная гипотеза, если воспользоваться трудами В.И.Вернадского и результатами современных исследований органоминеральных образований в организме человека.
Биоминерал в современном понимании представляется как сложная целостная функциональная система, развивающаяся по минералогическим законам.
«В биологии когда-то возникло понятие симбиоза. Так называют сосуществование разных видов организмов, жизнедеятельность которых помогает взаимному выживанию. В.И. Вернадский распространил понятие симбиоза и на косную субстанцию.
Как и всякое вещество биосферы, человек несет в себе как минимум два начала – косное и живое. Косная материя пассивна. Она сама по себе не ищет энергии для самовоспроизводства, не перестраивается для поддержания качества, и потому часть косных тел обладает огромной прочностью в сравнении с живыми телами. Живая материя, напротив, активна. В борьбе за существование она осуществляет действия, направленные на поиск вещества и энергии, необходимых для воспроизводства собственной структуры. Живая материя относительно эластична (в сравнении с большинством косных тел), однако в случае, если воздействие на живое тело превышает некоторый порог, живое тело необратимо разрушается. Это делает необходимым «симбиоз» живого и костного начал для выживания первого».
http://journals.tsu.ru/vestnik/&journal_page=archive&id=912&article_id=945
Вот тут-то и возникает вопрос о том, что не является ли концентрация углекислого газа в атмосферном воздухе в 426 ppm тем порогом при котром происходит смещение кислотно-щелочного баланса до значения рН = 7,3, что является границей между зонами верхней регуляции и верхнего пессимума, где жизнь не возможна и эти параметры задаются генетической программой биологического вида?
Причинно-следственную связь между повышением концентрации углекислого газа в атмосферном воздухе и образованием кальцита в организме человека через смещение кислотно-щелочного баланса достаточно сложно отследить из-за того, что сам кислотно-щелочной баланс не описан в полном объеме.
Схожая причинно-следственная связь возникает при мочекаменной болезни.
Из статьи по выше приведенной ссылке:
«Среди всех этих патогенных образований наибольшее значение с позиций минералогии имеют конкременты (органоминеральные образования) мочевой системы и желчных путей, приводящие к мочекаменной и желчнокаменной болезням.
Мочекаменная болезнь – древнейшее заболевание, о чём свидетельствует, например, информация о находках уролитов в египетской мумии, датируемых 4800 г. до н.э., а также в захоронениях Междуречья (Месопотамии) в Индии, которые датируются 1728–1686 гг. до н.э. Гиппократ уже в 430–347 гг. до н.э. фиксировал уролиты в мочевых путях греков. Приблизительно 150 лет до н.э. в Александрии была проведена хирургическая операция по удалению уролита из мочевого пузыря. Позднее, в наше время, мочекаменная болезнь отмечалась у римлян, а в Средние века – у жителей Италии, Франции, Германии. Такая же информация имеется в трудах известного философа и врача Авиценны о распространении этого заболевания среди населения арабских стран и Средней Азии.
Мочекислые уролиты состоят из мочевой кислоты и ее солей – уратов, щавелевокислые – из кальциевых солей щавелевой кислоты, фосфорно-кислые – из магния и аммония фосфата гексагидрата, кальция фосфата основного и других солей фосфорной кислоты».
В нашем случае участвуют в образовании кальцита угольная кислота и соли кальция. Кроме кальция могут участвовать любые тяжелые металлы, которые образуют слаборастворимые в воде карбонаты.
Механизм образования биоминералов в обоих этих случаях абсолютно идентичен. Отсюда следует, что при образовании биоминералов должны проявляться общие закономерности.
Такие закономерности действительно проявляются, если разделить косную и живую материю.
Такое разделение делается при выращивании кристаллов в гелях. Пористая структура, как в организме заменяется на трехмерный каркас из связей Si – O. То что в биологии называется кислотно-щелочным балансом остается. Живая материя отсутствует.
Что из себя представляет этот метод можно прочитать в замечательной монографии американского ученого Ганса Гениша «Выращивание кристаллов в гелях»
Вот там-то все самое интересное и начинается, как вывод можно сказать, что клетка функционирует не так, как описывают ее биологи. Точнее будет сказать, что не совсем так.
С чем сталкивается человек у себя дома?
Эти процессы можно отнести к проблемам личной или индивидуальной безопасности, поэтому эти проблемы каждый будет решать самостоятельно.
Имея такую информацию можно не плохо на этом заработать, а можно ее донести для человека и помочь ему решить эти проблемы.
К материалам, которые обычно называют гелями, относят не только силикагель (т.е. гели кремниевой кислоты), но также агар-агар (углеводный полимер, получаемый из водорослей), желатин (вещество, родственное простым белкам), различные соли высших кислот (зеленые мыла, целый ряд олеатов и стеаратов), поливиниловый спирт и пр. Ближе всего к гелям по структуре стоят золи, которые также представляют собой двухкомпонентные системы, похожие больше на жидкости, нежели на твердые тела. Существуют также гибридные среды, которые состоят из небольших желеобразных частиц, отделенных друг от друга относительно большими областями жидкой фазы. Такие среды иногда называют коагелями. Гели образуются из суспензий или растворов путем установления пространственных связей между молекулами одного компонента, причем возникает трехмерная структура, которвая заключена в сплошную среду второго компонента. Поэтому гель можно рассматривать как полимер со слабыми перекрестными связями. Если дисперсионной средой служит вода, то такой материал называют «гидрогелем» (именно он образуется в поддоне кондиционера в процессе эксплуатации).
Обобщим результаты.
Используя различные кислоты и соли металлов, можно получить множество других кристаллов. Среди кристаллов, которые хорошо образуются и растут в гелях, можно назвать следующие: тартраты аммония, меди, кобальта, стронция, железа и цинка; оксалаты кадмия и серебра; вольфрамат кальция; иодид свинца; сульфат кальция; кальцит и арагонит; сульфиды свинца и марганца; металлический свинец; медь, золото и многое другое. Для нас имеет значение то, что второй реагент не обязательно должен быть в виде раствора. Можно использовать газообразные реагенты при различных давлениях. Кроме того, не обязательно, чтобы гель был кислым, а основу его не обязательно должен составлять метасиликат натрия; может быть использован, например, силикагель разных марок или гели агар-агара. Существует множество примеров роста кристаллов в других вязких средах, как природных, так и искусственных. Например, льда в мороженом, тартратов в сыре, серы в резине, солей цинка в сухих элементах, рост кристаллов тиомочевины в соединительных тканях и костях организма человека. Но кристаллы могут образовываться не только в гелевой среде. Г. Гениш упоминает, что Драпер вместо обычных гелей использовал мелкий песок и одиночную капиллярную трубку; оказалось, что и в таких системах можно получать кристаллы. Отсюда можно сделать вывод, что химические соединения могут образовываться не только в организме человека, но и на любой высокоразвитой поверхности внутри помещений, в том числе прекрасной средой для образования различных химических соединений может быть пыль. Мы рассматривали образование твердой фазы в гелях, но следует отметить, что В.Б. Алесковский в своей работе приводит следующие экспериментальные данные: «Л. Баррэдж заметил (1933 г.), что при нагревании до 100°С силикагеля, содержащего адсорбированные им пары четыреххлористого углерода, выделяются хлористый водород и фосген». Тогда нам необходимо учитывать возможность образования химических соединений на высокоразвитой поверхности в виде не только твердой, но и газообразной фазы. Высокоразвитой поверхностью в помещении может служить бетон, кирпич и ряд отделочных материалов. Они, как и силикагель, пористы и обладают высокой удельной поверхностью.
Г. Гениш приводит высказывания Фишера и Симона о том, что гели представляют собой прекрасную среду для выращивания кристаллов почти любого вещества в управляемых условиях. При этом сам говорит о том, что такая возможность далека от реализации к настоящему моменту.
Все эти процессы могут происходить как у нас как дома, так и внутри организма.
Например, в строительных материалах рассматривается следующий углекислый коррозионный процесс.
Углекислая коррозия развивается при действии на цементный камень и бетон воды, содержащей углекислый газ СО2. При этом вначале идет реакция между Са(ОН)2 цемента и углекислотой с образованием малорастворимого СаСO3 по схеме:
Са(ОН)2 + СO2+Н2O = СаСОз + 2Н2O.
Дальнейшее воздействие H2CО3 на цемент приводит, однако, к образованию более растворимого гидрокарбоната:
СаСO3 + Н2СO3 ↔ Са(НСO3)2.
Далее рассмотрим, как получают кальцит в гелях.
Источником кристаллообразующих ионов Ме+ и А- могут быть любые исходные химические соединения, достаточно хорошо растворимые в воде (более 10 г вещества на 1 л воды), которые изначально должны быть разнесены в пространстве, а средой образования нового химического соединения Ме+ + А- = МеА↓ может служить любая двухфазная система, состоящая из двух или более компонентов (в нашем случае это гель).
При этом, по утверждению Г. Гениша, необязательно, чтобы второй реагент был в виде раствора. Поэтому вместо раствора соли. мы можем использовать газообразные реагенты, которые содержат, например кальций.
В гелях на основе метасиликата натрия кальцит образуется путем взаимодействия карбонатов с солями кальция. Для выращивания кристаллов по этой реакции предложено два метода.
В первом из них гель сам по себе содержит карбонат. Готовят смесь водных растворов метасиликата натрия и какого-нибудь карбоната, причем величину рН доводят до 7-8 (обычно с помощью уксусной кислоты). После того как гель застынет в I-образной пробирке, раствор соли кальция наливают поверх геля и дают возможность ей продиффундировать в гель. Попытки смешивать соль кальция с гелем оказались безуспешными, поскольку при значениях рН ≥ 7 образуется осадок силиката кальция. При более низких значениях рН этого осаждения удается избежать, но возникает опасность образования СО2, который может разрушить гель. Следует отметить, что в данном случае образование СО2 происходит в отсутствие биологических процессов.
Во втором методе нейтральный гель первоначально не содержит ионов кальция и карбоната. Эти реагенты диффундируют в гель с двух сторон и при взаимодействии образуют кальцит. Такой процесс проводят в U –образных трубках или в сосудах, снабженных фильтром из спеченного стекла.
Эти два метода позволяют за 6-10 недель вырастить хорошо ограненные ромбоэдры кальцита размерами до 5 мм.
Из вышеизложенного можно сделать вывод, что в косной материи в двухфазной системе можно получать, что угодно и образовываться это что угодно может где угодно.
Тогда причем тут биология, если все можно получать, используя только косную материю?
Очевидно, чтобы целенаправленно получать только то, что необходимо и в необходимых количествах надо этими процессами уметь управлять. Человеку это предстоит только научиться, а организм умеет это делать, да еще и эффективно.
Например, через связь между ионизированным кальцием Са↑2+ и концентрацией белков в крови:
[Са↑2+][протеинат] / [белково-связанный кальций] = К,
где [протеинат] соответствует концентрации белка в плазме крови;
К- константа равновесия.
Выроботка и разрушение белков живой материей будет влиять на концентрацию ионизированного кальция, тем самым будут управляться химические реакции. Возможно, на основе этого управления организм может влиять на поддержание кислотности крови на определенном уровне.
Следует отметить, что при кристаллизации в гелях, как правило, каркас геля не захватывается кристаллической структурой кристалла в отличие от уралитов, которые содержат органику и в частности белки.
Ритмически-зональное строение уралитов тоже не случайно, так как связано с колебательными химическими реакциями в конкуренции различных процессов возле точки равновесия:
[Me↑+] [A↑+] = ПР
Удачи всем в обучении простому физическому выживанию.
А самое интересное, что происходит в гелях впереди.
Основная масса наших граждан молчаливые обыватели, которые свято верят, что в трудную годину наука что-нибудь придумает, и решение проблем будет найдено.
Но, похоже, что не в этот раз. На сегодняшний день системный кризис в науке создает ситуацию практически неразрешимую.
Минералы, сформировавшиеся в живых организмах, составляют три генетических типа:
1. Биоминералы, физиологично необходимые организму.
2. Патогенные минералы.
3. Биоминералы, которые выделяются в пространство как продукты жизнедеятельности организмов.
Очевидно, что среди образований наибольшее значение с позиций минералогии имеют конкременты (органоминеральные образования) мочевой системы и желчных путей, приводящие к мочекаменной и желчнокаменной болезням.
Здесь доказывать, что это патогенные минералы для тех, кто переболел или болеет этим заболеванием ничего не надо. От боли впору лезть на стенку, когда камни выходят.
Эта задача прикладная, находится в междисциплинарной области знаний, поэтому над ее решением работают, как медики, так и биоминералоги.
Биоминералогия это прикладная наука или фундаментальная?
Наверно это все-таки прикладная наука с использованием основ фундаментальной науки. Смещение больше в прикладную науку.
Схожая задача возникает при решении задачи, которая должна возникать при зависимости «доза-ответ» в координатах зависимости образования кальцита в организме человека от роста концентрации углекислого газа в атмосферном воздухе, но фундаментальная наука такой зависимости не установила. Иными словами она не сказала, что в темной комнате присутствует черная кошка, которую следует поймать. Поэтому проблему качества воздуха в помещении решают в развитых странах на уровне только прикладной науки (у нас такая прикладная наука отсутствует).
Интересно то, что прикладная наука там исходные данные для фундаментальной науки подготовила (спрос на новые знания), а вот перехода исследований на уровень фундаментальной науки не произошел. Не только нет предложений, но их и быть не может, т.к. такие предложения может создать тольо структура, которая занимается чистой фундаментальной наукой, подобной РАН, а вот такой структуры под решение приземленных задач там нет.
Поясню на простом примере. Основной целью при выращивании кристаллов в гелях является цель получения высококачественных кристаллов с наперед заданными свойствами. Это прикладная задача и ее можно отнести к минералогии, но ее решить невозможно, если не научится управлять этими процессами. Это уже фундаментальная задача, которая решается на уровне химии, в частности коллоидной химии.
Тем самым в междисциплинарной области знаний мы попадаем на переход между компетенцией минералогов и химиков. Тем самым возникает психологический барьер, который специалисты по предмету не могут преодолеть, т.е. специалисты по качеству воздуха никогда не будут разбираться с альвеолярным воздухом и идти дальше внутрь организма человека, а медики не сильны в физике, поэтому затрагивать проблемы атмосферного воздуха тоже не будут.
Только по этой причине связка медиков и биоминералогов при решении задачи избавления человека от мочекаменного заболевания терапевтическими мерами бесперспективна, т.к. причина образования уралитов связана с обменом веществ. Обмен веществ является причиной, а образование уралитов только следствием, а с причиной должны разбираться биологи. Вот этот-то психологический барьер и непреодалим. Сколько угодно и как угодно можно финансировать это прикладное направление, но сколько-нибудь значимых результатов там будет нельзя получить. Точно так же, как решения задачи по обеспечению качества воздуха в помещении не имеет решения.
Очень, похоже, что у грантовой системы по финансированию приземленных задач есть один существенный недостаток, финансируется только прикладная часть задачи, т.к. эта задача имеет прямое отношение к экономике. Например, повышение производительности труда от качества воздуха в помещении, но фундаментальная часть не финансируется никогда, поэтому нет и предложений со стороны фундаментальной науки из-за ее отсутствия.
На мой взгляд, реформа РАН и должна быть направлена на преодоление возникающих психологических барьеров. Тут ничего ломать не надо, а надо вводить понятие управления научными исследованиями с целью получения новых знаний с последющей реализацией этих знаний на практике. Иными словами нужны новые технологии получения новых знаний с механизмами их реализации на практике.
Учитывая, что специалисты по предмету не могут преодолеть возникающие психологические барьеры и чтобы этих специалистов не ломать, под создание новых технологий и управления получения новых знаний нужны специалисты по проблеме из среды научного сообщества. Аналог инновационных инженеров в инженерном сообществе.
Благодаря реформам доктора наук Гайдара и его команды были сняты практически все социальные фильтры смены кадров в системе управления государством. Все больше на вакантные должности в этой системе стали заполнять гопники с базарной психологией.
Вот и на Украине, если ты не подпрыгиваешь по команде, то ты уже не гражданин Украины. Если ты не встаешь на колени по команде и не орешь во все горло «Слава Украине!», то ты не гражданин этой страны. Если ты не согласен с управлением государства гопниками, то тогда тебя могут сбросить в Днепр или пустить под гусеницы бронетехники. Такой стиль современного управления.
Любопытно, когда Президент США Обама со своими санкциями вместо решения глобальных проблем может стать гопником Обамой?
В таких условиях экоцид неизбежен.
К вышеизложенной информации я получил письмо следующего содержания:
«Мы недавно сделали доклад на конференции по проблеме биосферы и техносферы. Я высылаю Вам текст доклада и презентацию. Там высказано мнение трех человек: А.В.Яблокова, В.Ф. Левченко из Питера и Вашего покорного слуги. Прочтите и прокомментируйте. На мой взгляд, самая большая экологическая опасность для человека — ухудшение качества среды обитания, поскольку человек как биологический вид не способен адаптироваться к среде иного качества, его физиология и биохимия не позволят. Даже незначительные изменения химического состава воздуха, воды и пищи вызывают патологические нарушения в организме человека. И никто, кроме человека не нарушает качество среды обитания. Это ответ природы на нарушение человеком закона, ограничивающего численность популяции всех других видов. Только человек с помощью разума сумел освоить ресурсы и территории, которые недоступны другим видам. Все остальное вполоть до глобального экологического кризиса отсюда. А раз так, то человек должен включить разум на полные обороты для поиска выхода из этого кризиса, а не совершенствовать оружие массового уничтожения людей. Весь интеллектуальный и материальный потенциал человечества занят проблемой милитаризации. Угрози мирной гибели всей популяции человека от изменения качества среды должна убедить властителей в бессмысленности военных действий за передел ресурсов и территорий. Кризис коснется каждого жителя Земли, независимо от национальности, вероисповедания, общественного статуса и размера капитала. Но я понимаю, что эта идей дойдет до сознания правителей, когда вымрет половина населения промышленных агромераций и грязных мегаполисов. Все предупреждения экологов воспринимаются как необоснованные страшилки, которые мешают экономике, саботируют экономически выгодные проекты и контракты. А пока экологов высмеивают и привлекают к ответственности, вполть до уголовной. Я все-таки надеюсь, что прозрение придет раньше, чем полный «экоцид». С уважением, А.С.Керженцев. »
Я не вижу смысла комментировать данный доклад, т.к. там и так все хорошо и понятно изложено, а исходя из принципа, что человек имеет право знать и рекомендаций Дениса Медоуза (http://www.ecolife.ru/video/9656/) о том, что надо забыть спасать весь мир, надо не ждать очередных мудрых решений от своих правительств, а самим предпринимать необходимые превентивные меры к предстоящему периоду больших потряений, поэтому привожу весь доклад только для тех, кому небезразлична своя судьба и судьба своих близких. Принимать решения придется только самим.
Российская междисциплинарная научно-практическая конференция-совещание «Антропо-техногенная деградация биосферы:есть ли выход из кризиса».
23 апреля 2014 г. ИНИОН РАН
РАЗУМНЫЙ ВЫХОД ИЗ ГЛОБАЛЬНОГО ЭКОЛОГИЧЕСКОГО КРИЗИСА
А.С.Керженцев1, А.В.Яблоков2, В.Ф Левченко3
1)Институт фундаментальных проблем биологии РАН, [email protected]
2)Институт биологии развития им Кольцова РАН, [email protected]
3)Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И.М.Сеченова РАН [email protected]
Человечество уже вступило в полосу глобального экологического кризиса и пытается найти разумный выход из этого критического состояния. О его сущности метко сказал еще в 70-е годы прошлого века американский эколог Луи Баттан: «Одно из двух: или люди сделают так, что на Земле станет меньше дыма, или дым сделает так, что на Земле станет меньше людей».
Экологические кризисы случались и раньше, но они имели локальный или региональный масштаб. Локальные кризисы возникали на заре человеческой истории, когда жизнь племени поддерживалась охотой на крупных животных и собирательством. Совершенствование способов и орудий охоты привело к тому, что однажды в доступных окрестностях крупных животных не оказалось. Часть из них была уничтожена, часть напугана охотниками загонщиками и ушла в безопасные места. Это обстоятельство обрекло племена на вымирание от голода.
Положение спасли изгои племени. Лишенные коллективной помощи, они придумали альтернативный способ жизнеобеспечения: приручили животных и освоили земледелие. Сейчас мы это называем сельскохозяйственной революцией, которая превратила охотников и собирателей в скотоводов и земледельцев. А тогда это спасло человека от вымирания. Новый образ жизни расширил ресурсную базу человека и повысил планку лимита численности популяции. Численность населения стала быстро расти.
Региональный кризис разразился в Месопотамии и других регионах с развитым поливным земледелием. Регулярные нарушения норм полива и отсутствие дренажа привели к засолению и заболачиванию ранее плодородных почв, которые стали бесплодными. Эта региональная катастрофа обрекла местное население на голодную смерть. Разумный выход из очередного экологического кризиса и здесь подготовили изгои общества. Лишенные орошаемых земель, они были вынуждены освоить систему богарного земледелия. Посевы без полива оказались менее урожайными, зато предоставляли людям безграничные возможности для освоения территории.
Подсечно-огневая система земледелия значительно повысила планку лимита численности популяции человека и стала основой заселения Европы. За 100 лет население возросло в 10 раз. Рост численности населения потребовал дополнительных ресурсов жизнеобеспечения. Разум позволил человеку разработать технологии для освоения минеральных ресурсов, изобрести паровую машину, механизировать промышленные и аграрные технологии, создать разнообразные транспортные средства.
Технические достижения значительно усилили физиологические возможности человека: зрение (микроскопы, телескопы, перископы), слух (радио, телеграф, телефон), способ передвижения (конный, автомобильный, железнодорожный, водный и воздушный транспорт), перенос тяжестей (подъемные механизмы, строительная техника), мозг (калькуляторы, компьютеры, электроника). Технический прогресс увеличил население Земли до 7 млрд. человек с их гигантскими жизненными потребностями.
Только во второй половине ХХ века человеческое сообщество вдруг осознало приближение глобальной опасности, хотя еще Мальтус предупреждал о возможном перенаселении планеты. Но он не был услышан.
На основе доклада Римского клуба «Пределы роста» в 1972 г. состоялась Стокгольмская конференция ООН, посвященная глобальным проблемам окружающей среды. Был разработан План действий, создана межправительственная организация ЮНЕП со штаб-квартирой в Найроби (Кения). Конференция обозначила главные факторы беспокойства человека о состоянии окружающей среды: 1) уменьшение биоразнообразия и содержащегося в нем генетического фонда биосферы; 2) «выгорание» запасов не возобновляемых природных ресурсов; 3) ухудшение качества среды обитания человека.
В последствии по инициативе ФАО пришлось добавить еще один фактор беспокойства – потери почвенных ресурсов. Оказалось, что современная цивилизация уже потеряла 2 млрд.га плодородных почв. В наши дни потери почв достигли 20 млн.га в год. При таких темпах через 50 лет мир может потерять 1 млрд.га из 1,5 млрд.га, имеющихся в распоряжении мирового сельского хозяйства. Однако этот фактор пока не значится в числе мировых приоритетов.
Получается, что инициатором глобального экологического кризиса стал человек разумный – единственный биологический вид, сумевший нарушить закон природы, ограничивающий рост численности популяции. С помощью разума он освоил ресурсы и пространства, недоступные другим видам.
Более конкретно, человек своей хозяйственной деятельностью нарушил баланс круговорота вещества биосферы.
1. Растительный покров Земли (продуценты – первичная продукция). Сократил площадь естественных экосистем, заменил многовидовые лесные и травянистые экосистемы монокультурными посадками, что изменило соотношение О2/СО2 в атмосферном воздухе. К этому добавилось буквальное «пожирание» кислорода и производство углекислоты промышленными, аграрными и транспортными технологиями, которые основаны на окислении разных веществ. Промышленность Уральского региона только 3 часа в сутки работает на кислороде, выделяемом растительностью этого региона, без учета аграрных и транспортных технологий. А в мире он не одинок.
2. Животный мир (консумиенты – вторичная продукция). Численность населения Земли достигла 7 млрд. человек. Вместе с ним многократно возросло поголовье домашних и сельскохозяйственных животных. Соответственно возросли и потребности консументов в ресурсах жизнеобеспечения.
3. Почвенный покров (редуценты – утилизация отмершей биомассы). По данным ФАО современная цивилизация за время своего существования уже потеряла 2 млрд.га плодородных почв. В наше время ежегодные потери почвенных ресурсов достигли 20 млн.га. Через 50 лет мировое сельское хозяйство может потерять 1 млрд.га из имеющихся в егшо обороте 1,5 млрд.га. Поэтому прогноз удвоения численности населения через 50 лет не реален.
4. Технический прогресс, благодаря успешному освоению природных ресурсов, недоступных другим биологическим видам, создал новый класс вещества биосферы – третичную (антропогенную) продукцию. Эта продукция включает искусственные вещества и материалы, машины и механизмы, здания и сооружения, отходы производства и потребления. Особенность этой продукции состоит в том, что естественные редуценты не способны ее утилизировать и не могут вернуть изъятые вещества обратно в биологический круговорот. В результате накопления огромных масс третичной продукции в глобальном биологическом круговороте образовался тромб, который стал угрозой ухудшения качество среды обитания самого человека.
Последнее обстоятельство оказалось самой большой экологической опасностью для человека как биологического вида, который не способен адаптироваться к среде обитания иного качества. Даже незначительные изменения химического состава воздуха, воды и пищи вызывают патологические нарушения в организме человека. В последние годы появилось много ранее неизвестных медицине болезней человека и домашних животных. Таков неизбежный результат загрязнения среды обитания, которое уже приобрело глобальный масштаб, благодаря эффекту трансграничного переноса загрязняющих веществ.
С дефицитом ресурсов человек вполне может справиться с помощью хитроумных технологий, однако при этом он должен обязательно дышать чистым воздухом, пить чистую пресную воду, питаться экологически чистой пищей. Такого качества среда обитания была создана в длительном процессе эволюции биосферы до появления человека как биологического вида. Изменение состава воздуха, воды и пищи может обернуться гибелью всей популяции и коснется каждого человека на Земле, независимо от его национальности, общественного статуса и размера капитала.
После избавления от агрессивного вида-монополиста, способного уничтожить все живое на Земле с помощью смертоносного оружия и мирных технологий, природа быстро залечит нанесенные им раны и продолжит прерванный процесс эволюции. Спустя несколько тысячелетий, на Земле появится новое мыслящее существо, которому придется пройти все этапы нашего развития и подойти к запретной черте глобального экологического кризиса. Если его разум позволит гармонично встроить жизнедеятельность в глобальный цикл метаболизма, биосфера выйдет на новый виток эволюции и превратится в ноосферу. Если этого не случится – новая цивилизация исчезнет, как исчезли все предыдущие, следы которых мы обнаруживаем в уцелевших древних памятниках высокой культуры.
У нашей цивилизации еще есть шанс преодолеть глобальный экологический кризис и сохранить здоровую среду собственного обитания. Выход из глобального экологического кризиса уже готовят изгои общества – энтузиасты экологи, которых высмеивают за их экологические страшилки и привлекают к ответственности, вплоть до уголовной, за саботаж выгодных экономических решений и за торможение процесса экономического развития. А они продолжают на свой страх и риск разрабатывать и апробировать экологически безопасные технологии, способные превратить возобновляемые ресурсы в неистощимые и сохранить среду обитания в состоянии благоприятном для человека. Их наработки будут срочно востребованы, когда исчезнет половина населения промышленных агломераций и грязных мегаполисов.
Для начала они предлагают представить планету Земля как космический корабль, блуждающий в просторах космоса с ограниченным запасом ресурсов и постоянно растущей численностью экипажа. В соответствии с этим вполне реальным представлением и надо создавать новый образ жизни.
Из прошлых экологических кризисов человек выходил путем кардинального изменения образа жизни и традиционных технологий жизнеобеспечения. Сейчас ему предстоит сделать то же самое, но в глобальном масштабе.
Главное условие – преодоление синдрома завоевателя (покорителя) природы, категорический отказ от лозунга, воспитавшего несколько поколений героев-покорителей: «Нам нечего ждать милостей от природы! Взять их у нее – наша задача!» Пора понять, что не человек охраняет природу, а природа охраняет человека, как свое малое дитя, несмотря на его неразумное поведение.
Биосфера до появления человека поддерживала динамическое равновесие в течение миллионов лет, преодолевая самые различные катаклизмы с помощью согласованного взаимодействия разнородных групп живых организмов, выполняющих строго определенные экологические функции: продуцентов, консументов и редуцентов (рис. 1). Человек – единственный вид-консумент, который сумел нарушить закон природы, ограничивающий рост численности популяции. Неограниченный рост численности популяции человека с его непомерными потребностями привел к нарушению гомеостаза биосферы.
Сначала увеличилась масса вторичной продукции за счет уменьшения первичной продукции (рис.2). Потом появилась и выросла до громадных размеров масса третичной (антропогенной) продукции, с утилизацией которой не могут справиться естественные редуценты (рис.3). В результате стало ухудшаться качество среды обитания самого человека (состав воздуха, воды и пищи). Возникло множество новых болезней и появилась реальная угроза гибели всей популяции человека разумного.
В настоящее время существуют два диаметрально противоположных подхода к решению проблемы глобального экологического кризиса: 1) назад к природе; 2) вперед к вершинам технологического прогресса. Оба подхода по своей сути не реализуемые крайности. Назад к природе человек добровольно уже не вернется, для этого надо отказаться от жизненного комфорта цивилизации. Надежда на технологический прогресс пока слаба, мы преуспели пока по части разрушения и еще не в состоянии с достаточной достоверностью прогнозировать погоду. А предвидеть экологические последствия наших действий гораздо сложнее, чем погоду. Когда же дело касается выживания человека как биологического вида, риск должен быть сведен до минимума. Поэтому истина как всегда в золотой середине.
Для того, чтобы сохранить популяцию уникального биологического вида Homo sapiens на планете Земля, человек разумный должен осознать необходимость соблюдения следующих обязательных условий.
1. Определить количественно и сохранить неукоснительно «неснижаемый запас» площадей естественных экосистем с их биологическим разнообразием и генетическим фондом для поддержания качества среды в благоприятном для человека состоянии.
2. Создать с помощью генной инженерии и биотехнологий систему супер-продуктивных и безотходных технологий производства первичной и вторичной продукции для жизнеобеспечения растущего населения Земли.
3. Создать безотходную индустрию рециклинга третичной (антропогенной) продукции для возврата в биологический круговорот изъятых биофильных элементов, восстановления нарушенного гомеостаза биосферы и предотвращения угрозы загрязнения среды обитания человека.
Иными словами, для сохранения собственной популяции от собственных негативных воздействий на среду собственного обитания, человек с помощью разума должен взять на себя ответственность за выполнение не только функции консумента, но и двух дополнительных экологических функций биоты: функции продуцента и функции редуцента. Для этого ему потребуется создать эффективные и безотходные технологии производства первичной и вторичной биологической продукции и рециклинга отходов своей активной жизнедеятельности. Необходимо также создать надежную систему юридической защиты почвенных ресурсов от их отчуждения, загрязнения и деградации. Тогда и произойдет бесконфликтный эволюционный переход биосферы в ноосферу, где разум будет управлять человеческой деятельностью в строгом соответствии с требованиями законов природы. Не надо учить природу, надо учиться у нее соблюдать ее законы, за нарушение которых она жестоко мстит человеку.
От себя добавлю, что я не являюсь экологом. Никогда им не был раньше. Меня всегда интересовали конкретные задачи. Когда я занимался исследованими кристаллизации в гелях и по результатам исследований вышел на экологические проблемы. Когда после аварии на ЧАЭС я ради спортивного интереса доложил своему научному руководителю, исходя из полученных результатов, что не обратимые процессы начнутся с отравлений обычными грибами, потом мутации, следом вспышка обычных инфекционных заболеваний и далее новое неизвестное заболевание, которое будет передаваться воздущно-капельным путем, иметь короткий инкубационный период и приводить к летальному исходу. Научный руководитель поулыбался, но когда в Воронеже стали травиться обычными грибами улыбаться перестал.
На сегодняшний день все этапы пройдены, но атипичная пневмания не предел достигнутого, а только начало.
Поэтому я и занялся решением конкретной задачи по обеспечению качества воздуха в помещениях.
На сегодняшний день пришел к выводу, что при использемой модели в глобальной экономике в этом направлении ничего сделать нельзя, а участвовать в аукционах по торговле человеческими жизнями и их здоровьем я не желаю.
Гопником никогда не был, поэтому благополучно вышел на пенсию.