Связанные термины глоссария

Сергей Овчинников
Экология
От автора
Перед вами первая русскоязычная электронная книга по экологии,
выполненная в программе iBooks Author.
Главы книги разбиты на разделы. Каждая глава завершается
тестовыми заданиями для самоконтроля. Книга содержит
интерактивные изображения, всплывающие окна, галереи,
прокручиваемый в окне текст, видеозаписи.
Книга выполнена в макете, имеющим исключительно книжную
ориентацию. Шрифты и межстрочный интервал подобраны так, чтобы
сделать чтение более комфортным на дисплеях iPad и iPad mini.
Комментируйте книгу в iBookstore, на сайте, помогайте проекту
материально.
Очень признателен моей маме, Овчинниковой Светлане Ивановне, а
также лучшим друзьям – Славе и Люде Антипиным – за всестороннюю
помощь в подготовке книги.
Преподаватель экологии
Овчинников С.М.
i
Предисловие
Для многих из нас слово «экология»
ассоциируется с дымом из трубы
завода или с активистами,
Река Большая Караганка, протекающая по
территории историко-культурного комплекса
Аркаим (Россия, Челябинская область)
спасающими очередную
достижения всех отраслей знания
природоохранную зону от вторжения
для поиска гармоничного
чиновников или бизнеса.
сосуществования человека в
На самом деле, экология – наука
гораздо более глубокая и
обществе себе подобных и с
окружающей нас природой.
разнообразная. Экология – наука
Экология раскрывает механику
нового столетия, которая объединит
функционирования всего огромного
усилия физиков, химиков, биологов,
мира, окружающего нас, во всём
ii
многообразии его проявлений. Если
В настоящее время книга выпущена в
физика, химия и биология
двух форматах: для планшета iPad и в
рассматривают различные
PDF.
естественные процессы, каждая под
своим углом, то экология объединяет
и систематизирует эти знания,
выделяя значимую роль человека в
современном мире.
Данная книга со всем её
содержимым является
собственностью автора и
распространяется по лицензии
Creative Commons – CC-BY-NC-ND (с
Хотите знать, как на самом деле
указанием авторства –
устроен мир, зачем нужны
некоммерческая – без производных).
разнообразные растения и
Все права защищены.
животные? Кто такой человек и
каково его реальное влияние на
окружающую среду? Что движет
нашими поступками? Где та грань,
переступив которую человечество
исчезнет? Наконец, в чём смысл
жизни? Тогда эта книга для вас.
Электронная книга не зависит от
настроения издателей и наличия
Оформление ссылки на книгу в
собственных работах:
Овчинников С.М. Экология. Версия
2.1 [Электронный ресурс]. –
Челябинск, 2013. – С.xx-xx. – Режим
доступа: http://ecbook.ru
Приятного чтения!
бумаги в печатающем аппарате. Я
легко могу добавлять и
корректировать информацию в книге,
а вы всегда сможете загрузить с
сайта ecbook.ru или из магазина
iBookstore самую свежую версию.
iii
1
До и после 1866-го
«Незнание природы –
великая
неблагодарность»
– Гай Плиний Секунд
Что такое экология?
Немецкий биолог Эрнст Геккель в
1866 году в работе «Общая
морфология организмов» предлагает
относить к экологии все вопросы
биологической науки, связанные с
проблемой воздействия на живые
существа комплекса условий живой и
неживой природы. Вот что пишет
учёный: «Под экологией мы
подразумеваем науку об экономии,
домашнем быте животных
организмов. Она исследует общие
Подалирий – бабочка семейства
парусников на бархатцах
отношения животных как к их
неорганической, так и к их
органической среде, их
дружественные и враждебные
отношения к другим животным и
растениям, с которыми они вступают
в прямые и непрямые контакты».
Э. Геккель отнес новую отрасль
научных знаний к сугубо
5
биологическим наукам. В то время в
рамках экологии не рассматривались
социальные отношения внутри
общества и между обществом и
природой. В далеком 1866 году
человек только начал активно
изменять местообитание и
осмысливать своё влияние на
окружающий мир.
Впрочем и до Э. Геккеля
человечество широко занималось
изучением экологии. Например,
интересовалось образом жизни
животных, особенностями их
питания, сезонной активности,
разнообразными
взаимоотношениями между ними.
Всех животных и растения можно
было условно подразделить на тех,
которых можно употребить в пищу и
тех, которые могут употребить в пищу
вас самих, или отравить вас.
Конечно, особенности жизни этих
животных нужно было знать, иначе
выжить в природе первобытному
человеку было крайне сложно. На
ранних этапах развития стремление к
этому знанию у человека носило
инстинктивный характер.
Например, когда мы еще были
неразумными обезьянами, нашим
одним из самых опасных врагов был
леопард. Исторический ареал
обитания леопарда охватывал
большую часть Африки и совпадал с
ареалом обитания наших дальних
обезьяньих родственников.
Леопарды – одиночные,
преимущественно ночные дикие
кошки. Они прекрасно лазают по
деревьям, нередко устраиваясь там
на дневной отдых или в засаде,
представляя немалую угрозу
обезьянам.
С тех пор окраска леопарда – желтая
с черными пятнами – самая яркая для
нас и привлекающая к себе
внимание. Леопард для нас
завораживающе прекрасен. Нас его
таким заставляет видеть
инстинктивная программа. Она
словно говорит – будучи на
безопасном расстоянии, внимательно
наблюдай за леопардом, изучай его
повадки, ведь каждая следующая
встреча может оказаться последней.
Человек давно использует эту
древнюю инстинктивную программу.
Например, в дизайне дорожных и
предупреждающих знаков, в
рекламе. Инстинкт на черно-желтое
помогает нам всегда быть начеку и
6
вовремя заметить сигнал, хоть
сейчас леопарды нами не
закусывают.
А еще более дальних наших предков
– маленьких обезьян, живущих в
ветвях деревьев и похожих на
лемуров с большими глазами –
убивали хищные птицы и змеи. Эти
инстинктивные страхи сохранились у
современного человека, хотя сейчас
мало какая хищная птица или змея
может серьезно навредить нам. Не
верите? Подложите кому-нибудь
совершенно безопасного ужа. И
смотрите, что будет. Только будьте
осторожны: в ужасе ваш подопытный
может убить питомца.
Инстинктивные обезьяньи страхи
породили мифическое чудовище –
грифона. Это существо
символизирует власть над небом и
землей, силу, бдительность и
гордыню. Тело у него от крупной
кошки, задние конечности – от орла,
голова с раздвоенным языком – от
змеи.
Об удивительном и трагическом
наследии человека, полученном от
наших далёких предков, мы
поговорим в отдельной главе,
целиком посвящённой мыслящей
обезьяне.
Итак, наблюдение за животными, их
образом жизни и исследование
растений издревле служило одной
цели – выживанию человека в дикой
природе. Так накапливались
первоначальные экологические
знания – знания о взаимоотношениях
живых организмов между собой и
окружающей средой. Так и
следовало, по мнению Э. Геккеля
трактовать молодую, но очень
древнюю науку – экологию.
Однако, со времён Э. Геккеля
ситуация изменилась. Сейчас
человек активно изменяет
свою среду обитания. Следы
ГОСТ Р12.4.026-2001
Предупреждающий знак
безопасности «Внимание.
Опасность (прочие
опасности)». Фото
леопарда: Patrick Giraud
7
его деятельности можно видеть
повсюду. Вы можете ехать на
автомобиле из одного мегаполиса в
другой и на всем пути наблюдать
измененные человеком ландшафты.
Деятельность человека и его
отношения с живым миром стали
настолько многообразны, что данное
немецким биологом определение
экологии, не может сегодня
считаться исчерпывающим и полным.
космической пыли и газа под
действием сил гравитации. Жизнь на
нашей планете появилась более чем
3,5 млрд. лет назад. Как это
произошло – опять никто на самом
деле не знает. Всё это время
животный и растительный мир
подчинялся гену и не представлял
себя без врожденных программ –
инстинктов, один из которых мы
описали выше.
Человек в своем историческом
развитии прошел удивительный путь
от обезьяны, полностью зависимой
от условий окружающей среды, до
высокоразвитого существа,
наделенного интеллектом и, как ему
кажется, подчинившего себе среду
обитания.
Потом, много тысяч лет назад что-то
происходит с обезьяной и она
становится человеком. Что – никому
до сих пор доподлинно неизвестно.
Стэнли Кубрик в своем
замечательном научнофантастическом фильме «2001 год:
Космическая одиссея» смело
предположил контакт обезьяньего
стада с артефактом – монолитом. Так
или иначе – загадка не разгадана, но
уже очень скоро человек изобретёт
колесо. Дальше изобретения будут
происходить все чаще и чаще.
Сегодня крупное открытие случается
чуть ли не каждые 5-10 лет.
По разным научным данным
Вселенная появилась примерно 14
млрд. лет назад. Откуда и как – никто
не знает. Сейчас, анализируя
реликтовое излучение, некоторые
учёные предполагают, что Вселенная
вообще была всегда. Только
периодически сжималась и
расширялась.
Наша планета Земля
сформировалась примерно 4,5 млрд.
лет назад из гигантского облака
Давайте перечислим самые основные
достижения современного человека.
В энергетике: управляемый распад и
синтез ядер атомов химических
8
элементов; используются источники
возобновляемой энергии (солнце,
ветер, вода, тепло планеты,
биотопливо); решаются проблемы
беспроводной передачи энергии. На
транспорте: персональный
автоматический транспорт;
электромобиль. В информационных
технологиях: первые несмелые
попытки создания искусственного
интеллекта (в т.ч. распознание речи,
машинное зрение); высокоскоростная
мобильная связь; системы
дополненной реальности;
виртуальная реальность. В
биотехнологии: генетическая
инженерия (в т.ч. клонирование,
диагностика и исправление
генетических заболеваний);
лечение стволовыми
клетками; имплантаты и
протезирование. В
робототехнике: военные
роботы и экзоскелет.
Все перечисленные выше и
многие другие достижения
делают человека той творческой
силой, которая не просто живет
в существующей реальности,
используя многочисленные
животные инстинкты,
доставшиеся в наследство от
обезьян, но и активно изменяет эту
реальность на основе знаний,
передающихся из поколение в
поколение небиологическим путем. В
этом заключается ключевое отличие
человека от животных, действующих
исключительно на основе
врождённых инстинктивных
программ и минимального
жизненного опыта (при наличии
способности к обучению).
Получается, человек уже далеко не
животное. Полет его фантазии
безграничен, возможности
постоянно расширяются, есть
множество оснований отделять
себя от природы, осознавать
свою уникальность. В то же
время мы остаемся
животными, которые очень
зависят от других своих
соседей по планете и
неживой природы. В решении
этого противоречия и
заключается основная задача
экологии, как науки XXI века.
В первой половине книги
☜
Нажмите на персонаж, чтобы
увидеть комментарий
Рисунки персонажа выполнены
Людой Антипиной
9
делается попытка описать
глобальные экологические
механизмы, которыми мы крепко
связаны с окружающим живым и
неживым миром нашей планеты. Во
второй половине книги речь пойдёт
об интеллектуальных достижениях
человека и связанных с ними
экологических проблемах.
Исходя из вышесказанного,
предлагаю понимать под экологией
систему наук о Земле, призванную
решить проблемы взаимодействия
человека и природы. В этом
определении я указываю на
междисциплинарный характер
современной экологии и описываю её
ключевую миссию.
Экологические проблемы
современного мира – комплексные
проблемы, решение которых лежит
зачастую совсем не в области
классического естествознания.
Современная экология затрагивает
абсолютно все сферы общества.
Экология – системная наука, близкая
каждому из нас, какой бы
деятельностью мы не занимались.
Вот замечательные слова Сергея
Павловича Залыгина, главного
редактора журнала «Новый мир»,
опубликованные в 1994 году:
«Сегодня экология представляется
мне как деятельность, направленная
на преобразование всех остальных
форм деятельности современного
человека: управленческой,
производственной, социальной,
здравоохранительной – всех без
исключения. Ибо человечество
подошло к тому пределу, за которым,
если не будет пересмотрена вся наша
жизнь в пользу сохранения природы,
мы неизбежно должны будем
погибнуть. Критический момент
наступил».
Можно ли понять, где сегодня
заканчивается биология и начинается
экология; где граница между химией
и экологией; физикой и экологией.
Если понимать экологию только как
науку о взаимоотношении
организмов между собой и
окружающей средой, то куда девать
человека, который эволюционировал
так прогрессивно, что создает
соединения, которых нет во всём
космосе?
Поймите правильно – никто не
обещает вам конца света. Всё
гораздо проще: если не будет найден
экологический подход ко всем
10
сферам нашей общественной жизни,
человечество будет обречено на
постепенное, длительное и
мучительное вымирание.
Безопасность жизни и здоровья,
современные технологии в
производстве, чистые источники
энергии, возобновляемые ресурсы,
знание о системе функционирования
живого мира нашей планеты – всё это
экология – наука XXI века.
11
До 1866-го
Путь экологической науки – это
история человеческих судеб и идей
длиной в сотни лет. Неуёмный
человеческий интеллект постоянно
пытается познать больше, тем самым
открывая совершенно невозможные
для представления объемы
непознанного.
Раньше мы считали Землю плоской,
вокруг которой вращался уютный и
небольшой мир. Сегодня мы
Каменная антропоморфная скульптура
«Тобольский мыслитель». II тысячелетие до
нашей эры. Уменьшенная копия
совершенно не знаем, что делать с
постоянно расширяющейся
Вселенной. Вот вам задание на всю
оставшуюся жизнь: определите,
насколько велика Вселенная?
Спешу вас успокоить: основные
интересы экологической науки
распространяются только на
вещество нашей планеты.
12
Представить механизмы работы
экологической системы Земли нам
будет вполне под силу. Нам хватит
для этого воображения и жизненного
опыта.
Итак, в развитии экологической
науки принято выделять ряд этапов:
1. Первичное осмысление
человеком своего местообитания,
приспособление к нему. Основано на
инстинктах, интуиции, мистике и
религии. Сюда попадают все
события, связанные со становлением
человека. Условно можно определить
этот период в диапазоне от 150.000
лет назад до середины XIX века
нашей эры.
2. Анализ окружающей среды
научными методами (химическими,
физическими, биологическими).
Становление экологии, как отдельной
науки биологического цикла. Условно
можно определить его сроки с 1866
года до начала XX века.
3. Исследования экологии
отдельных видов животных и
растений, особенностей
взаимодействия конкретных видов с
окружающей средой (с начала XX
века по 50-е годы XX века).
4. Изучение экологических систем
надорганизменного уровня,
описание механизмов
взаимодействий различных видов
организмов друг с другом и с
окружающей их неживой природой;
определение закономерностей
движения потоков веществ, энергии
и информации в экологических
системах различных уровней (50-70-е
годы XX века).
5. Развитие прикладной экологии.
Эта дисциплина, изучает механизмы
воздействия человека на экосистемы
Земли, способы предотвращения
негативных процессов и
разрабатывает принципы
рационального использования
природных ресурсов без деградации
среды обитания. Сроки: с 70-х годов
XX века по настоящее время.
Мы уже говорили о том, что нельзя
было выжить в первобытном мире, не
зная растений и животных: как
полезных, так и опасных. Было
понятно, что разные виды животных
связаны с определенными условиями
обитания, где им комфортно и где их
можно встретить с большей
вероятностью. Древние охотники уже
100-150 тысяч лет назад знали, что
13
численность животных зависит от
урожая семян и плодов, которыми
они питаются. Первые земледельцы
за много веков до новой эры (10-15
тысяч лет назад) отлично
представляли зависимость растений
от внешних условий. Даже сегодня
многие из нас знают, что если не
поливать растения – они погибнут, а
если не собирать колорадского жука
– картошки будет меньше.
Севооборот сельскохозяйственных
культур применяли в Египте, Китае и
Индии 5 тысячелетий назад.
Сложнейшая система земледелия
была у индейцев майя. Достаточно
вспомнить чинампы – земельные
участки на искусственном островке.
Это были полосы плодородной земли
прямо среди болот. Чинампы
разделялись каналами, а края
приходилось укреплять деревянными
подпорками или обсаживать
деревьями, чтобы земля не
вымывалась обратно в болото. Здесь
майя выращивали множество
разнообразных культур, включая
маис, перец, томаты, тыкву, фасоль,
пряности и цветы, которые они
сбывали на внутреннем рынке. В
дождливые сезоны вода заполняла
каналы и чинампы становились
настоящими островами, за что и
получили название «плавучих
огородов». Чинампы были полностью
самодостаточными
сельскохозяйственными системами,
не нуждались в поливке, так как
имели непосредственный доступ к
воде из каналов, не причиняли вреда
окружающей среде.
Около 40 тысяч лет назад в Африке
произошло открытие коллективной
охоты. Особо эффективной
коллективная охота оказалась в
степях Ближнего Востока и более
северных районах, куда проникли из
Африки некоторые группы охотников.
Объектами охоты стали шерстистые
носороги, северные олени, бизоны,
овцебыки, лошади, мамонты,
джейраны и сайгаки.
Загонный способ охоты стал одним
из главных, а его создателей ученые
назвали Великими Загонщиками.
Представьте себе: сооружалась
огромная ловушка из земляных
валов, с надстроенными на них
стенами из известняковых блоков.
Слаженными действиями нескольких
групп охотников животные
загонялись в ловушку, единственный
выход которой перекрывался и племя
14
получало на длительный срок свежее
калорийное мясо. Часто ловушка
имела дополнительные карманы,
отгороженные от основной части, где
охотники забивали добычу. Такой
метод охоты делал жизнь охотника
более обеспеченной, что в конечном
итоге привело к первому
демографическому взрыву на
Востоке.
Коллективная охота дала человеку
очень многое для развития
интеллекта: научила внимательно
наблюдать за повадками
промысловых зверей; строить
достаточно сложные загоны из
камня, земли и дерева; научила
абстрактно представлять предметы и
явления в словах языка (для более
точной координации действий при
загоне животных или
разработке плана охоты);
считать время по лунному
календарю; составлять
карты местности;
отображать явления
окружающего мира в
наскальных рисунках.
Это был длительный
и неумолимый отбор
по таким качествам,
как
сообразительность, смелость,
предприимчивость и верность.
Цивилизации Древней Греции и
Древнего Рима сделали ещё более
значительный вклад в формирование
экологических представлений об
окружающем мире.
Древнегреческий учёный Аристотель
пишет свой самый объёмный труд
«История животных». Всего в книге
описаны более 500 видов животных,
классифицированных по образу
жизни. Прогрессивно то, что человек
воспринимается Аристотелем, как
биологическое существо, ничем
особенным не отличающееся от всех
остальных существ.
Потрясающим изобретением
Аристотеля можно считать
лестницу существ. Это
представление об
иерархии природы в
соответствии с уровнем
сложности строения
известных тогда живых
организмов. Именно
Аристотель развил
идею о
существовавшем
Древнегреческий
философ Аристотель
15
в природе переходе от
неорганических тел, ко всё более
сложным органическим, вплоть до
высших животных и человека. В
лестнице существ Аристотеля находят
свое место не только растения и
животные, наделённые душами, но и
минералы, что бездушны по своей
природе. На самой последней ступени
– человек, наделенный помимо иных
душ, душой разумной.
После средневекового застоя
произошло осмысление и
систематизация колоссального
фактического материала,
накопленного ранее. Этот процесс
начался вместе с эпохой
Лестница существ Аристотеля
6. Человек
Позднее, римский администратор и
писатель-энциклопедист Гай Плиний
Секунд, напишет в своем труде
«Естественная история» (77 год н.э.):
«Незнание природы – великая
неблагодарность».
В средние века в Европе произошел
откат человеческой мысли далеко
назад. Церковь на несколько веков
явилась тормозом развития всех
естественных наук. Связь строения
организмов со средой всецело
приписывалась воле Творца. Научные
сведения содержатся в единичных
работах и имеют прикладной
характер. Они заключаются в
описании целебных трав,
культивируемых растений и
животных.
5. Животные с
кровью
4. Животные
без крови
3. Зоофиты
2. Растения
1. Минералы
☝
Нажимайте на элементы схемы, чтобы
узнать больше. Увеличьте схему на
весь экран, используя мультитач
16
☜
Нажмите на миниатюру
картинки, чтобы
увеличить её.
Используйте скроллинг
для прокрутки
содержимого окна
Возрождения, с
великими
географическими
открытиями XIV-XVI
веков, колонизацией новых стран.
Путешественники из дальних краев
привозили неведомых животных и
семена удивительных растений.
Стало необходимым разобраться во
всем многообразии форм живых
существ, найти между ними черты
сходства и различия, объединить
описанные формы жизни в
родственные группы – таксоны.
Создать иерархическую систему
таксонов, где более мелкие
группировки объединить в более
крупные. В первой половине XVIII в.
Карл Линней, шведский
естествоиспытатель, создаёт систему
животных и растений, которой
пользуются и поныне.
Следующей значимой фигурой новой
эпохи следует считать французского
натуралиста Жоржа Бюффона. В
своей книге «Естественная история»
он отказывается помещать льва
Жорж-Луи Леклерк, граф де Бюффон старался
не ссориться ни с учёными, ни с церковью.
Портрет кисти художника Франсуа Друэ
рядом с кошкой, располагая статьи о
животных не по таксономическому, а
по географическому принципу,
уделяя особое внимание влиянию
условий обитания на образ жизни,
поведение, повадки и нравы
животных. Кроме того, он первым
пишет о том, что формирование
природы на нашей планете –
чрезвычайно длительный процесс. И
17
пусть цифра в 85
тысяч лет,
приведенная им, в
корне не верна, но
это все же больше,
чем 7 дней
божественного
творения, как
считали ранее.
Существенную роль в развитии
экологических представлений сыграл
Жан Батист Ламарк. Французский
учёный-естествоиспытатель стал
первым биологом, который
попытался создать стройную и
целостную теорию эволюции живого
мира. Важным трудом Ж.Б. Ламарка
стала книга «Философия зоологии»
(1809 год). Всех животных Ж.Б.
Ламарк распределил по шести
уровням (или, как он говорил,
градациям) создав тем самым новую
своеобразную лестницу существ.
Дальше всего от человека он
поместил инфузорий, ближе всего к
нему – млекопитающих. При этом,
всему живому присуще стремление
развиваться от простого к сложному,
продвигаться по «ступеням» вверх.
Совершенствуясь, организмы
вынуждены приспосабливаться к
условиям внешней среды.
В качестве примера ученый приводит
жирафа – существо в высшей мере
длинношеее. Длина шеи жирафа
достигает 2,5 метра! По мнению Ж.Б.
Ламарка, жирафам приходится
постоянно вытягивать шею, чтобы
дотянуться до листьев, растущих у
них над головой. Поэтому их шеи
становятся длиннее, вытягиваются.
Шея постоянно упражняется и от
этого удлиняется. Для жирафа это
полезно, а полезные признаки
передаются потомству.
Один из биологов решил проверить
состоятельность теории Ж.Б.
Ламарка. Он разводил мышей, из
поколения в поколение отрубая им
хвосты. По теории Ж.Б. Ламарка, в
результате хвосты должны были
атрофироваться, так как не
использовались при жизни
животных. Однако, никаких
изменений не произошло. У
следующих поколений мышей вновь и
вновь отрастали хвосты.
Сейчас ученым понятно, что среда не
изменяет организмы
непосредственно, как писал Ж.Б.
Ламарк. Это происходит косвенно,
через отбор наиболее
приспособленных особей и борьбу за
18
Землю, никогда не были кем-то
созданы (в т.ч. Творцом); животные и
растения постоянно
совершенствовались в соответствии
с окружающими условиями; а в
основе этого процесса – такие
свойства организмов, как
наследственность, изменчивость и
постоянно происходящий в природе
естественный отбор. Результатом
эволюции становится
приспособленность организмов к
условиям их обитания и
многообразие видов в природе.
Чарлз Дарвин. Портрет работы Джорджа
Ричмонда
существование. С этими
революционными идеями выступил
английский натуралист Чарлз
Дарвин в своей книге
«Происхождение видов путём
естественного отбора, или
Сохранение благоприятствуемых
пород в борьбе за жизнь»,
опубликованной в 1859 году.
По сути, теория Ч. Дарвина
послужила основой для разработки
экологии как самостоятельной науки
– науки о роли окружающей среды в
жизни различных организмов,
населяющих Землю. Сложный путь Ч.
Дарвина к смелой и абсолютно
верной эволюционной теории
замечательно представлен в
художественном фильме Джона
Эмиела «Происхождение» (2009 год).
Для современников ученого стало
настоящим откровением то, что все
виды живых существ, населяющих
19
После 1866-го
Э. Геккель обозначает термин
«экология» в 1866 году, давая науке
дальше развиваться под своим
собственным флагом. С
эволюционной теорией Ч. Дарвина и
геккелевским определением наука
вступает в новую фазу развития.
Двухместный электрокар General Motors EN-V,
представленный впервые на выставке CES 2011.
Фото: media.gm.com
надорганизменных систем. В 1877 г.
немецкий гидробиолог Карл Мебиус
на основе изучения устричных
колоний в Северном море
разработал учение о биоценозе, как
Одновременно с экологическими
сообществе организмов, которые
описаниями видов с середины XIX в.
через среду обитания теснейшим
стали проводиться описания
образом связаны друг с другом.
20
Именно его труд «Устрицы и
минеральным «царством», т.е.
устричное хозяйство» положил
изучение закономерностей
начало экосистемным
функционирования цельных
исследованиям.
природных комплексов.
Австрийский геолог Эдуард Зюсс в
В 1935 г. английский ботаник Артур
книге «Лики Земли» (1883-1888 годы)
Тенсли вводит понятие экосистемы,
вводит понятие земной оболочки –
и этот год принято считать годом
сферы: атмосферы, литосферы,
рождения экологии как науки,
гидросферы и биосферы, которые
объектом которой являются не
различаются между собой по ряду
только отдельные виды и популяции
критериев, взаимопроникают и
видов, но и экосистемы, в которых
практически неотделимы друг от
существует тесная обязательная
друга.
связь между живыми организмами и
Исключительно велики заслуги
неживой природой.
нашего соотечественника Василия
Особую и важнейшую роль в
Васильевича Докучаева,
становлении и развитии экологии
создавшего учение о природных
сыграл Владимир Иванович
зонах и учение о почве –
Вернадский – создатель учения о
неотъемлемом компоненте
биосфере (глобальной экосистеме
практически всех экосистем суши на
Земли), намного опередивший свое
нашей планете. В.В. Докучаеву
время. Основные идеи учёного
принадлежит идея о необходимости
изложены в книгах «Геохимия» (1924
изучения не отдельных элементов
год) и «Биосфера» (1926 год).
систем живых организмов, а связей,
Переоткрытие биосферы В.И.
существующих между телами,
Вернадским в начале ХХ столетия
явлениями и средой (водой, землей),
принадлежит к величайшим научным
между мертвой и живой природой,
открытиям человечества,
между растениями, животными и
соизмеримым с теорией
21
видообразования, законом
сохранения энергии, общей теорией
относительности, открытием
наследственного кода у живых
организмов и теорией
расширяющейся Вселенной. В.И.
Вернадский доказал, что жизнь на
Земле – явление планетарное и
космическое, что биосфера – это
хорошо отрегулированная за много
сотен миллионов лет эволюции
общепланетарная система,
обеспечивающая биологический
круговорот химических элементов и
эволюцию всех живых организмов,
включая человека. Не только
химическим составом атмосферы и
гидросферы обязаны мы работе
биосферы, но и сама земная кора, во
многом – продукт биосферы.
В современной биосфере одним из
Владимир Иванович Вернадский – выдающийся
русский учёный, создатель учения о биосфере
социальный и политический
характер.
наиболее значимых факторов,
Т.о. экология прошла длительный
определяющих ее состояние, стала
путь от разрозненных и
деятельность человека.
противоречивых данных о животных,
Возникающие в связи с этим
растениях и окружающей среде до
проблемы выходят за рамки
структурированного в высшей
экологии, как биологической науки,
степени знания о биосферном уровне
приобретают направленный
организации жизни на нашей
планете.
22
Среди разделов современной
ископаемые; строить и
экологии выделяют:
эксплуатировать заводы; перевозить
- общую экологию, включающую
учение о биосфере; учение о жизни,
грузы; производить и реализовывать
товары; управлять обществом;
как органо-минеральном комплексе.
- биоэкологию, изучающую живые
Отрасль является своеобразной
организмы во всём многообразии их
«философией» экологии, т.к.
связей с окружающей средой: кто
описывает общие закономерности
кем питается и кто от кого зависит;
функционирования нашего мира.
какие физические и химические
Содержит четыре закона,
воздействия среды важны для видов
сформулированных американским
живых организмов; какие
биологом и экологом Барри
приспособления существуют у видов
Коммонером: всё связано со всем;
к постоянно изменяющимся условиям
всё должно куда-то деваться;
среды;
природа знает лучше; ничего не
даётся даром. В этих четырёх
афоризмах заключена вся суть
дисциплины;
- прикладную экологию,
содержащую практически
- геоэкологию, изучающую
функционирование геосфер Земли:
гидросферы, атмосферы,
литосферы. Наука
рассматривает
распределение животных
ориентированное
и растений по
экологическое знание: как
природным зонам,
правильно, с точки зрения
экологической науки,
выращивать растения и
животных; добывать
диких животных;
разрабатывать полезные
климат нашей планеты;
- экологию человека,
рассматривающую
многообразные
связи человека с
окружающей средой, как
23
одного из видов животных,
(философию, социологию,
населяющих нашу планету. Изучает
психологию, экономику,
адаптации человеческого
политологию, историю,
индивидуума к изменчивой среде:
культурологию и другие).
физиологические, поведенческие,
социальные;
Пожалуй, современное
экологическое знание –
- социальную экологию,
системообразующее знание человека
включающую учение о
о природе, призванное объединить
взаимодействии общества (социума)
усилия ученых для достижения
и природы. Изучает поведение
гармоничного сосуществования
человека в естественной и
человека и природы. От этого
социальной среде; влияние
взаимодействия польза должна быть
городских агломераций на
польза и для человека и для
физическое и душевное здоровье
природы, и ни для кого не должно
человека; глобальные экологические
быть вреда.
проблемы, для решения которых
необходимы совместные усилия всех
государств, всех людей на Земле.
Современная экология – наука
комплексная, системная.
Исторически экология близка к
биологии, но сегодня на равных
включает в себя прочие естественные
науки (физику, химию, физическую
географию, медицину), технические
науки (механику, электротехнику,
робототехнику, биотехнологию,
бионику, агрономию), а также
общественные и гуманитарные науки
24
Самоконтроль
Вопрос 1 из 10
Автор книги «Система природы» (1758 год)
A.
Карл Линней
B.
Жорж Бюффон
C.
Жан Батист Ламарк
D.
Чарлз Дарвин
Проверить ответ
25
2
Живые системы
«Жизнь является великим,
постоянным и
непрерывным
нарушителем химической
косности поверхности
нашей планеты»
– Владимир Вернадский
Иерархия биологических систем
Немецкий биолог Э. Геккель известен
миру не столько как автор термина
«экология», но и биогенетическим
законом. Закон гласит, что
индивидуальное развитие
организмов (онтогенез), есть
повторение исторического развития
живого (филогенеза). Свой закон Э.
Геккель убедительно доказал,
рассматривая морфологию
зародышей различных групп
позвоночных животных.
Фермент лизоцим – белок, способный разрушать
стенки бактерий, приводя к их гибели.
Компонент защитного барьера организма.
Источник: wikipedia.org
Действительно, на ранних этапах
развития зародыш самого
«прогрессивного» животного на
планете – человека – имеет хорду,
жабры и плавники, как и зародыш
рыб.
Представления Э. Геккеля можно
философски расширить до
27
масштабного
процесса
эволюции
живого на
Земле.
Индивидуальное
развитие организмов (от их рождения
до смерти), есть повторение
исторического развития живого (от
зарождения примитивной жизни на
планете Земля до ее сегодняшнего
состояния во всём многообразии
сложно устроенных растений,
животных, грибов и
микроорганизмов).
Возьмём нас – людей. Все мы
начинаем жизнь с одной клетки (кто
начал свою жизнь по другому –
пришлите фото). Если быть точным –
с соединения двух родственных
наборов наследственных молекул
(что достались нам от родителей),
которые и определяют всю нашу
дальнейшую эволюционную судьбу.
Это уже потом клетка делится и
возникает многоклеточный зародыш.
Затем клетки дифференцируются в
ткани, которые организуются в
органы. Вся совокупность
дифференцированных клеток
образует целостный сложно
устроенный многоклеточный
организм, который рождается с
диким рёвом, чётко представляя себе
все горести последующей жизни.
Сам по себе, рождённый нами
организм существовать на этой
планете не сможет. Для того, чтобы
было чем питаться и было где жить –
ему нужны разнообразные виды
растений и животных. Жизненно
необходимы микроорганизмы и
грибы, о полезной роли которых
большинство из нас и не
догадывается. Не забудем про
субстрат или минеральную основу
жизни – неживую окружающую
среду. А для продолжения рода
нашему виду нужна пара.
Сейчас мы самыми простыми
словами описали одно из
основополагающих свойств живой
материи на планете Земля –
иерархичность сложно устроенных
биологических систем.
Соподчинённость малых структур
более крупным.
На основе выше приведенного
примера определим описанные
уровни организации живой материи:
1. Молекулярный – самый низкий
уровень организации живой материи,
28
где
пролегает
граница
между
живым и
неживым.
Биохимическую основу жизни
составляют 20 аминокислот,
входящих в состав белков, а так же 5
азотистых оснований и 2
моносахарида, входящих в состав
наследственных молекул. На этом
уровне развития живой материи мы
не найдём самодостаточных живых
систем. Это ещё не жизнь, но все
предпосылки к ней.
Каждый слышал о вирусах – самых
просто устроенных существах на
планете. Вирусы называют
неклеточными формами жизни,
однако размножаться они могут
только внутри клетки хозяина. Для
этого наследственная молекула
вируса должна проникнуть в клеткумишень. Там вирусный элемент
наследственности встраивается в
наследственную молекулу клетки и
копирует себя, используя все
ресурсы. Клетка погибает.
К уникальным неклеточным
структурам можно отнести прионы –
инфицирующие белки. Размножаются
прионы ещё проще, чем вирусы. У
прионов нет наследственных молекул
– это «пространственно» изменённые
«зомбированные» белки. Проникая в
здоровую клетку любым из
возможных способов (через пищу,
выделения или кровь), прион
присоединяется к «здоровому»
родственному ему белку и
видоизменяет его по своему
подобию. Клетка лишается
нормально функционирующего белка
и гибнет.
2. Клеточный. В самом начале
жизненного пути мы все – одна
клетка. Клетка – наименьшая единица
структуры, функционирования и
развития живого вещества нашей
планеты. Все существующие клетки
живых существ образовались
исключительно от клеток и не
описано иного процесса ни в
настоящее время, ни в прошлые
геологические эпохи.
Красные кровяные тельца, нервные
клетки, стволовые клетки – тоже
клетки. Интересно, что на нашей
планете есть целая группа
организмов, тела которых на
протяжении всей жизни состоят из
29
одной клетки – простейшие.
Они так и называются –
простейшие или протисты,
хотя и не так просты, как
могут показаться. Для них
понятие клетка и организм
синонимичны.
3. Тканевый. Множество
одинаково устроенных клеток
объединяются в группы для
более успешного выполнения
своих функций. Клетки
слизистой только и делают,
что производят
бактерицидную слизь. Клетки
мышц синхронно сокращаются
только для того, чтобы мы
смогли затащить на пятый
этаж любимый рояль.
Простейшие
Простейшие – существа, для которых клетка
и организм понятия синонимичные. На видео
вы увидите арцеллу, амёбу, инфузорию и
работу её сократительных вакуолей,
стентора. Видео предоставлено Любовью
Трофимовой
4. Органный. Например, наше сердце
состоит из мышечной (проталкивает
кровь), соединительной (опорный
каркас и наружные покровы) и
нервной тканей (осуществляет общую
регуляцию работы сердца).
5. Популяционно-видовой. Каждому
нужна пара для продолжения рода.
Свою пару животные находят внутри
популяции – совокупности свободноскрещивающихся между собой
☝
Нажмите на кнопку «Play», чтобы
воспроизвести видеофрагмент
особей одного вида, обитающих на
одной территории.
6. Биогеоценотический. Чтобы жить
нам необходимы самые
разнообразные растения, животные,
грибы и микроорганизмы. С ними у
нас самые разные пищевые
взаимоотношения. В то же время все
живые существа зависят от таких
30
Уровни организации живого
1. Молекулярный. Слева направо молекулы жизненно важных белков:
антитело, гемоглобин, инсулин. Особенность пространственной организации
молекулы помогает ей выполнять свою функцию. Источник: wikipedia.org
физических и химических условий
среды, как газовый состав воздуха,
солнечный свет, температура,
влажность, предоставляемые нам
неживой природой. Причем в разных
географических областях планеты
перечисленные факторы живой и
неживой природы будут действовать
на нас сходно по форме, но различно
☝
Нажимайте на элементы галереи, чтобы
посмотреть все картинки. Увеличьте
галерею на весь экран, используя
мультитач. Просматривайте картинки в
книжной и альбомной ориентации
по содержанию. Например, у жителей
тропических островов в рационе
будет преобладать рыба и
морепродукты, а климат будет не в
пример комфортнее нашего.
31
Элементы живой и неживой природы,
тесно взаимосвязанные между собой,
получили название биогеоценозов
(или в более общем представлении –
экосистем).
7. Биосферный. Биосфера –
совокупность всех живых существ на
планете Земля и связанных с ними
элементов неживой природы, как
планетарного, так и космического
значения; совокупность всех
экосистем. Биосфера постоянно
«бурлит», находится в непрерывном
движении. Внутри нее регулярно
циркулируют колоссальные
количества химических веществ,
энергии и информации. Это
общепланетарная система,
движущими силами которой
являются живые организмы и
энергия Солнца.
От молекулярного уровня к
биосферному – именно так, поэтапно
и очень медленно, жизнь
эволюционировала на Земле. Все
начиналось с малого – с одной
органической молекулы. Именно
здесь стоит искать ответ на загадку
самого феномена жизни!
Итого, семь уровней организации
жизни на современном этапе ее
развития на Земле. Каждый
следующий уровень организации
объединяет элементы предыдущего в
систему. Это и есть иерархия.
Может быть, с открытием новых
форм жизни на других планетах или в
иных мирах, мы пересмотрим данную
иерархическую систему.
32
Первая жизнь
Какими были первые поселенцы
нашей планеты, появившиеся на ней
более 3,5 млрд. лет назад?
Вироид жёлтой крапчатости риса. Возможно, так
выглядели одни из самых первых организмов
нашей планеты
молекулой РНК (рибонуклеиновой
Сравнительно недавно были открыты
кислоты), свернутой в структуру
одни из самых маленьких организмов
наподобие шара. Это модель первых
на Земле – вироиды желтой
поселенцев Земли, сохранившаяся до
крапчатости риса. Эти паразиты
наших дней.
растений в десять раз меньше самого
маленького вируса. Вироид желтой
крапчатости риса представлен одной
Молекулу РНК большинство учёных
считает первой молекулой жизни на
нашей планете.
33
Рассмотрим структуру этой
уникальной молекулы.
РНК – нуклеиновая кислота. Она
является биологическим полимером,
как и белковые молекулы. Полимеры
– вещества, получаемые путём
многократного повторения
различных групп атомов (мономеров).
Получается, полимер состоит из
мономеров, объединенных в цепь.
Возможно вы знаете, что
мономерами белка являются
аминокислоты. В своё время главный
редактор российского Esquire
Дмитрий Голубовский прочитал на
YouTube формулу белка тинтина,
ответственного за процессы
сокращения мышц. Это заняло у Д.
Голубовского 3,5 часа. Пришлось
перечислить все 34.350 аминокислот,
входящих в цепь полимерной
молекулы тинтина.
Структура молекулы РНК. Скелет молекулы
образован атомами углерода (в циклических
фрагментах значок элемента скрыт). Сверху
вниз: адениновый, цитидиловый, гуаниловый и
уридиловый нуклеотиды. Слева направо в
нуклеотиде: остаток фосфорной кислоты,
рибоза, азотистое основание (выделено чёрным)
нуклеотиды в цепь. Сахар рибоза
характеризуется наличием
гидроксильной группы (ОН-),
Мономерами РНК являются
придающей молекуле жизни
нуклеотиды. Нуклеотид РНК состоит
определенную реакционную
из остатка азотистого основания
способность. Дело в том, что
(одного из четырёх возможных),
водород может быть легко замещен
сахара рибозы и фрагмента
любой активной группой. Поэтому
фосфорной кислоты, соединяющего
РНК может выступать катализатором.
34
Каталитическая функция РНК
биоэлементами
говорит о многом. Оказывается, еще
и все живые тела
до появления белков, самых
состоят
известных биологических
преимущественно
катализаторов, РНК уже могла
из них.
справляться с катализом целого ряда
важнейших биологических реакций.
Катализ – ускорение химической
реакции в разы в присутствии
специальных веществ –
катализаторов. РНК и белки –
Углерод (C) – обязательный
компонент любой органической
молекулы, её «скелет». Его так много,
что углерод на некоторых химических
формулах даже не обозначают
биологические катализаторы
отдельным значком.
(синоним – ферменты). В их
Углерод – основа жизни на нашей
присутствии химические реакции
могут ускорятся в сотни и тысячи
раз.
Белки и РНК свойственны
исключительно живым существам,
значит – только в живых организмах
химические реакции способны
ускоряться многократно. Мы целые
фабрики по расщеплению и сборке
планете. Тому есть несколько причин.
Углерод способен образовывать
связи с большинством других
химических элементов. Что очень
важно – атомы углерода способны
соединяться друг с другом, образуя
цепочки различного вида: прямые,
разветвлённые, замкнутые в цикл.
Причем эти цепи могут быть
разнообразных веществ.
неограниченно длинными. Кроме
Если рассмотреть химический состав
к изомерии, т.е. соединения
молекулы РНК, то окажется, что она
одинаковые по составу и
состоит из углерода (C), водорода (H),
молекулярной массе различны по
кислорода (O), азота (N) и фосфора
строению и расположению в
(P). Перечисленные химические
пространстве. Это делает
элементы называются
органические молекулы более
того, соединения углерода способны
35
разнообразными. А разнообразие –
Всего существует 20 аминокислот,
одно из основополагающих качеств
которые обязательно должны
жизни.
поступать к нам в организм с пищей,
Близкий к углероду (С) химический
элемент кремний (Si) не стал
биоэлементом по одной простой
особенно на ранних этапах нашего
развития. И нам надо сохранить
информацию о них в молекуле РНК.
причине: его соединения плохо
Каким «местом» молекула РНК
растворимы в воде.
вообще что-то может кодировать?
Вернемся к нашему герою – вироиду
Конечно, это не остатки фосфорной
желтой крапчатости риса. Длина его
кислоты и не остатки сахара рибозы
РНК всего 220 нуклеотидов. Всего
– эти фрагменты молекулы
220 комплексов из азотистого
абсолютно идентичны вдоль всей
основания и сахара рибозы,
цепи. Значит остаются лишь
сочлененных между собой остатками
азотистые основания, которых
фосфорной кислоты. Это самый
четыре штуки (аденин, урацил,
простой живой организм, открытый
гуанин, цитозин). Т.о. для записи
на нашей планете.
информации об аминокислоте
Одно из основных предназначений
РНК – хранение информации о
структуре белков. Каким образом
достигается сохранение информации
о белках в полимерной молекуле
РНК?
Мы уже знаем, что аминокислоты
являются строительными блоками
(мономерами), из которых состоят
все белковые молекулы (полимеры).
используется последовательность
азотистых оснований – единственная
изменяемая часть молекулы РНК.
Информация эта зашифрована с
помощью специального кода,
названного генетическим.
Генетический код – это система
записи информации о
последовательности аминокислот в
белках с помощью
36
последовательности нуклеотидов в
РНК.
Какой длины должна быть
Таблица генетического кода
А – адениновый, Г – гуаниловый, Ц –
цитидиловый, У – уридиловый нуклеотиды;
СТОП – сигнал остановки синтеза белка
последовательность нуклеотидов для
кодирования одной аминокислоты,
если всего нужно закодировать 20? У
Аминокислота
Кодирующие триплеты
РНК
Аланин
ГЦУ ГЦЦ ГЦА ГЦГ
Аргинин
ЦГУ ЦГЦ ЦГА ЦГГ АГА АГГ
оснований. Если код будет
Аспарагин
ААУ ААЦ
моноплетным – закодируется 41=4
Аспарагиновая
кислота
ГАУ ГАЦ
аминокислоты. Это меньше 20, этого
Валин
ГУУ ГУЦ ГУА ГУГ
недостаточно. Если код будет
Гистидин
ЦАУ ЦАЦ
Глицин
ГГУ ГГЦ ГГА ГГГ
Глутамин
ЦАА ЦАГ
Глутаминовая
кислота
ГАА ГАГ
Изолейцин
АУУ АУЦ АУА
Лейцин
ЦУУ ЦУЦ ЦУА ЦУГ УУА
УУГ
Лизин
ААА ААГ
Метионин
АУГ
Пролин
ЦЦУ ЦЦЦ ЦЦА ЦЦГ
много потребуется биологического
Серин
материала. Получается, генетический
УЦУ УЦЦ УЦА УЦГ АГУ
АГЦ
Тирозин
УАУ УАЦ
код триплетный – каждая
Треонин
АЦУ АЦЦ АЦА АЦГ
аминокислота белка кодируется
Триптофан
УГГ
Фенилаланин
УУУ УУЦ
Цистеин
УГУ УГЦ
СТОП
УГА УАГ УАА
нас есть 4 остатка азотистых
дуплетным – закодируется 42=16
аминокислот. Недостаточно. Если код
будет триплетным – закодируется
43=64
аминокислоты. Достаточно.
Если код будет тетраплетным –
закодируется 44=256 аминокислот.
Достаточно, но избыточно. Слишком
последовательностью из трех
нуклеотидов РНК (триплетом).
Несложно подсчитать сколько
Значит нуклеотидов РНК для их
нуклеотидов РНК требуется для
кодирования потребуется в три раза
записи информации о тинтине, белке
больше: 103.050.
прославленном Д. Голубовским.
Всего в белке 34.350 аминокислот.
37
Удивительно, но таким простым
триплетным кодом (смотри таблицу
Трёхмерная модель молекулы
ДНК
генетического кода) кодируются
аминокислоты любого живого
организма на нашей планете! Так
кодируются белки вироида желтой
крапчатости риса, вируса
иммунодефицита человека, бактерии
кишечной палочки, дождевого червя,
виноградной улитки, карася, серой
жабы, шимпанзе и человека. Это
самое основное доказательство
единства происхождения всего
живого на Земле от одной
единственной полимерной
органической молекулы РНК, которая
первоначально самостоятельно
катализировала ряд химических
реакций, а затем научилась
синтезировать по своей матрице
специализированные белки –
уникальные соединения, способные
выполнять самые разнообразные
Сахар рибоза в её нуклеотиде
замещен на дезоксирибозу, у
которой нет ОН- группы. Это
гарантирует химическую инертность,
а значит – большую устойчивость к
разрушению. Кроме того, молекула
ДНК преимущественно
двухцепочечная. Цепи попарно
функции.
объединяются при помощи слабых
Известная всем ДНК
название двойной спирали. Одна из
(дезоксирибонуклеиновая кислота)
цепей практически не задействована
появилась много позже и
в биохимических процессах клетки.
специализировалась только на
Вторую цепь назовем рабочей. По
хранении генетической информации.
ней синтезируется РНК, а затем и
связей в структуру, получившую
38
белок. Наличие двух цепей позволяет
могут содержать как РНК, так и ДНК.
восстановить «рабочую», если с ней
Наследственные молекулы свободно
что-либо случилось.
расположены в клетке.
Отсутствие ОН- группы и
Затем происходит новый прорыв в
двухцепочечная структура молекулы
деле сбережения наследственной
обеспечивают более надёжное
информации. Молекулы ДНК
хранение генетической информации.
отграничиваются от содержимого
Ход эволюции живых систем на
планете Земля можно упрощенно
представить следующим образом.
Сначала была РНК, осуществляющая
все основные функции
самостоятельно. Удачные
последовательности нуклеотидов
сохранялись, неудачные –
выбраковывались. Методом проб и
ошибок случайно сформировался
триплетный генетический код. РНК
приступила к синтезу белка, худобедно отграничила себя от
агрессивной окружающей
среды. Позже появляется
двухцепочечная ДНК, более
надежная в деле хранения
наследственной
информации. Первые
примитивные
одноклеточные организмы
клетки дополнительной мембраной,
формируя в центре клетки ядро. Это
позволяет разделить в пространстве
процессы синтеза по матрице ДНК
молекул РНК и синтеза белка по
матрице РНК. Что означает одно –
повышение стабильности и скорости
процессов.
Постепенно жизнь становится
многоклеточной и более
разнообразной. Организмы
находят наиболее
эффективные пути
взаимодействия друг с
другом и с неживой
окружающей средой,
образуя сложные
комплексы –
экосистемы.
Разнообразные
экосистемы Земли
формируют биосферу,
39
выполняющую роль глобального
распределителя веществ на планете.
На нашей планете, возможно,
обитает около 8 млн. видов живых
существ. Всё это разнообразие – из
одной простой молекулы РНК! Для
этого жизни потребовалось более 3,5
млрд. лет. Человек активно
хозяйствует на Земле всего
несколько сотен лет и уже поставил
под угрозу все достижения жизни, в
т.ч. и свое собственное
благополучное существование.
40
Жизнь и смерть
Основополагающее понятие экологии
– понятие жизни. Живые организмы
Суслик выглядывает из своей норы (берег
Шершнёвского водохранилища, г. Челябинск)
вокруг нас, на нас и внутри нас стали
кишечник. Даже дерево очень
настолько обыденными, что мы
активно, только в своем, подчас
перестали замечать уникальность
невидимом нам ритме. Да что мне
самого феномена жизни. Вот
говорить о птичках и деревьях, если
пролетела птичка, прошел человек,
вы сами каждый день встаете и до
проползло насекомое, растет дерево
самого вечера «в бегах». Все мы
под окном – все куда-то спешат. У
куда-то стремимся. А концовка этого
вас пучит живот: это торопятся жить
спектакля неизменна – смерть.
бактерии, населяющие ваш
41
По данным последней переписи
В IV веке до н.э. Аристотель
населения (2010 год), средняя
предположил, что живое становится
продолжительность жизни
живым благодаря силе, названной им
россиянина – 69 лет. Вот срок нашего
энтелехией. Энтелехия во многом
индивидуального развития: от
тождественна энергии и
объединения наборов
представляет возможность к
наследственных молекул, через
реализации заложенных у живого
период ускоренного роста и
существа способностей. Энтелехия
развития, к процессам увядания и
материи – форма; энтелехия тела –
смерти.
душа; энтелехия подвижного –
Что же заставляет нас расти и
движение.
развиваться весь наш короткий век,
В объяснении аристотелевской
даже несмотря на очевидный исход?
энтелехии нас интересуют такие
Что заставляло жизнь нашей планеты
понятия, как энергия, форма и душа.
постоянно усложняться, создавая все
Если кто-то думает, что современная
новые и новые уровни иерархической
наука уже давно раскрыла феномен
организации: молекула, клетка,
жизни, то спешу заверить вас – наши
многоклеточный организм,
знания системны и разнообразны, но
экосистема?
мы до сих пор не можем уверенно
Понять, что такое жизнь и что движет
жизнью, действительно очень
ответить на вопрос: что движет
жизнью?
сложно. Даже при сегодняшнем
Ученые XIX-XX веков были намного
уровне развития науки. Удивительно,
более прагматичными. Например,
но чем больше ученый постигает
немецкий философ Фридрих Энгельс
механику живых систем (если их
(XIX век) дал следующее определение
вообще возможно описать
жизни: жизнь есть способ
рационально), тем больше возникает
существования белковых тел,
вопросов.
существенным моментом которого
является постоянный обмен веществ
42
с окружающей их внешней природой,
Автокатализ – интересное явление в
причем с прекращением этого
химии, при котором катализатором
обмена веществ прекращается и
химической реакции становится
жизнь, что приводит к разложению
продукт данной реакции. Реакция
белка. Ключевые моменты: белок и
начинается вяло, но через
обмен веществ. Биологи могут
определенное время (с накоплением
использовать данное определение,
продукта-катализатора) в несколько
но со значительными оговорками.
раз ускоряется. Применительно к
Ведь нам известно, что на начальных
современным живым системам, речь
этапах развития жизни РНК вполне
здесь идет о белках-катализаторах,
могла подменять собой белок. Но
которые сами по себе являются
нельзя не согласиться, что живые
«продуктом» биохимических реакций
тела постоянно обмениваются с
клетки. В определении так же
окружающей средой веществом.
указывается на длительную
Валентин Николаевич Пармон (XX
эволюцию и естественный отбор.
век), российский специалист в
Алексей Андреевич Ляпунов, один из
области катализа, утверждает, что
основоположников кибернетики, дает
жизнь — это фазово-обособленная
следующее определение жизни:
форма существования
высокоустойчивое состояние
функционирующих
вещества, использующее для
автокатализаторов, способных к
выработки сохраняющих реакций
химическим мутациям и
информацию, кодируемую
претерпевших достаточно
состояниями отдельных молекул. Т.е.
длительную эволюцию за счёт
наиболее значимую роль он отводит
естественного отбора. Когда мы
именно тем биологическим матрицам,
говорили о РНК и белках, мы
которые хранят информацию о
упоминали об исключительно
работе живой системы. Такими
высокой их каталитической
матрицами, конечно, являются РНК и
активности.
ДНК. Именно внутри этих линейных
43
молекул с помощью генетического
всегда будет меньше, чем
кода записано всё, что необходимо
потенциальная энергия исходного
организму для осуществления
состояния. Особое внимание уделим
жизненных программ.
формулировке «если не происходит
Совокупность генов определяет все
признаки организма. Комплекс
признаков формирует характер
мироощущения, стратегию поведения
при решении проблем. Может кому-
потери энергии или она не поступает
извне». Это значит, что этот закон
работает только для закрытых
систем. Проще говоря, закрытая
система постепенно теряет энергию.
то эта мысль может показаться
Например, если выпустить газ из
слишком смелой, но в генах записана
колбы в замкнутом пространстве,
вся история нашей жизни: то, что уже
молекулы газа, предоставленные
произошло и что произойдет в
самим себе, равномерно
дальнейшем. Все процессы старения
распределяются по сосуду, теряя
контролируются молекулярными
энергию (отдавая часть тепла). Такое
механизмами на клеточном уровне.
состояние характеризуется высокой
Всё генетически детерминировано,
энтропией (беспорядком) и
как считают некоторые ученые.
одновременно минимальным
Места для души в кибернетической
количеством информации. Понятно,
системе не находится. Это
что если мы захотим упорядочить
механистический подход.
молекулы газа, придать их скоплению
В поисках истины попытаемся
обратиться к физике. Второй закон
термодинамики гласит: при всех
некую форму – мы будем вынуждены
затратить значительное количество
энергии.
энергетических превращениях, если
Посмотрите на комнату, где вы
не происходит потери энергии или
находитесь. Подумайте о том, как
она не поступает извне,
легко в этой комнате устроить
потенциальная энергия в системе на
беспорядок. Достаточно пригласить
конечном этапе своего превращения
сюда толпу друзей и отметить важное
44
событие. Комната быстро
превратится в свалку. И это
состояние будет характеризоваться
высокой энтропией. Теперь, чтобы
Молекулы газа, предоставленные сами себе,
быстро заполняют сосуд. Энтропия в замкнутой
системе многократно возрастает, достигая
максимальных значений
понизить энтропию и вернуть всё на
системе достигнет максимума, а
свои места, вам потребуется
тепло равномерно распределится,
приложить немало усилий.
закономерно понизившись.
Интересно, что Рудольф Клаузиус,
немецкий физик и математик,
который доказал несколько новых
теорем в механической теории тепла
Постоянно расширяющаяся
Вселенная будет вести себя подобно
газу в сосуде, который мы
рассмотрели выше.
и ввел понятие энтропии еще в 1865
Удивительно, но ни доказать ни
году, посмотрел на положение дел в
опровергнуть гипотезу о тепловой
энергетических системах более
смерти Вселенной пока не
масштабно и сделал вывод о
представляется возможным, ибо мы
неизбежной тепловой смерти
не знаем, закрытая это система, или
Вселенной. Если предположить, что
открытая.
Вселенная конечна и замкнута, то
рано или поздно энтропия в такой
45
Т.о. исходя из второго закона
Мы постоянно обмениваемся со
термодинамики: жизнь — это
средой веществами. Вместе с
процесс, или система, вектор
веществами мы получаем энергию,
развития которой противоположен по
накопленную в их химических связях,
направлению остальным, неживым
и информацию, сохраненную в
объектам Вселенной, и направлен на
структуре их сложных молекул. В
уменьшение всеобщей энтропии.
неживой природе также существует
Значит живое, вопреки неживому –
обмен веществами, но здесь они
открытая система, способная к
либо просто переносятся с места на
активному обмену веществом.
место, либо меняется их агрегатное
Однако, активный обмен веществ
состояние (твердое вещество –
требует колоссальных затрат
жидкое вещество – газ – плазма). В
энергии.
живой системе обменные процессы
Открытость системы обеспечивается
ускоренными во много раз (за счет
автокатализа) процессами
поглощения, переработки и отдачи
назад в среду разнообразных
протекают на совершенно ином
уровне. Здесь происходят
постоянные процессы синтеза и
распада, превращения одних веществ
в другие.
веществ. При этом направление и
Попробуем определить жизнь с точки
избирательность этих процессов
зрения экологии. Для этого примем
контролируется работой
тезис об открытости живых систем и
генетического аппарата клетки.
уточним роль среды в сложных
Энтелехиями живых тел, в
обменных процессах жизни.
современном понимании этого слова,
выступают такие эволюционные
механизмы, как наследственность и
изменчивость, борьба за
существование и естественный
отбор.
Жизнь – открытая система, для
которой взаимодействие со средой
не причина разрушения, а
необходимое условие
существования.
46
Сравните камень и человека. Камень
рассчитанными для неживой
лежит на земле, постепенно
материи. Он постигает новые знания,
разрушаясь под действием воды и
аккумулируя их и передавая
солнца. Его век бесконечно долгий,
следующему поколению. Потом
но конец закономерен – это
начинается столь же стремительное
разрушение. Это постоянное,
увядание. Соизмеримо с камнем –
растянутое во времени разрушение,
это короткая вспышка чистого
медленная трансформация. Выкиньте
разума. Это постоянное
камень с борта космического
сопротивление разрушению, смерти.
корабля в открытый космос. Там он
Активный обмен веществ с
сможет находиться практически
окружающей средой: синтез, распад,
вечно, не испытывая влияния
превращения веществ. Тесная связь
средовых факторов Земли. Камень –
со средой – основа жизни и смерти.
косное, неживое вещество.
Вот что пишет о жизни великий
Теперь о человеке. Его век
русский учёный Владимир Иванович
несоизмеримо короче
Вернадский в своей замечательной
продолжительности существования
книге «Биосфера» (1926 год): «Жизнь
камня. Но он начинает свою жизнь с
является великим, постоянным и
одной единственной клетки,
непрерывным нарушителем
проходит различные стадии
химической косности поверхности
эмбрионального развития,
нашей планеты. Жизнь не является
рождается на свет совсем
внешним случайным явлением на
маленьким и с простыми
земной поверхности. Она теснейшим
инстинктивными
программами. Затем, в
образом связана со строением
земной коры, входит в её механизм и
течение первых десятков
в этом механизме исполняет
лет, он стремительно
величайшей важности функции, без
растет, вопреки всем
которых он не мог бы существовать»
законам термодинамики,
47
Самоконтроль
Вопрос 1 из 10
Автор биогенетического закона
A.
Рудольф Клаузиус
B.
Эрнст Геккель
C.
Фридрих Энгельс
D.
Владимир Вернадский
Проверить ответ
48
3
Место под Солнцем
«Жизнь требует
движения»
– Аристотель
Факторы среды
Создавая эволюционную теорию, Ч.
Дарвин описал три формы борьбы за
существование (борьбы за право
жить): борьба со средой, межвидовая
Нет эволюционной теории, которая могла бы
объяснить, почему человек рискует жизнью ради
сомнительных, с биологической точки зрения,
целей. Например – покорить Эверест. Фото:
Pavel Novak
и внутривидовая борьба. Под
(между особями одного вида)
борьбой со средой можно понимать
является наиболее интенсивной, т.к.
взаимодействие живых организмов с
происходит за одинаковые ресурсы
неживой природой. Внутривидовая и
среды.
межвидовая борьба –
взаимодействие живого с живым.
При этом внутривидовая борьба
Для большей наглядности
попытаемся привести примеры,
используя современного человека,
50
как модель. Невозможно не
дома с центральным отоплением на
согласиться с тем, что человек: а)
севере, сейсмоустойчивые здания в
животное; б) один из элементов
районах с повышенной сейсмической
биосферы, а не нечто, существующее
активностью, дамбы для защиты от
в «сферическом вакууме» и
водных стихий и многое другое.
совершенно отдельно от природы. В
таком случае, за пример
внутривидовой борьбы Homo sapiens
(человека разумного) вполне сойдут
многочисленные вооруженные
конфликты с целью обладания
лишним баррелем нефти, которая
является ценным энергетическим
ресурсом. 40-е годы XX в. в пример
брать не будем, ибо там речь шла о
мировом господстве и иных
специфических вещах, сложно
относимых к ресурсам. Все-таки XXI
век стал много практичнее, но ничуть
не гуманнее.
Что же касается межвидовой борьбы,
то здесь можно начать с неустанной
борьбы человека против вирусов и
бактерий, и завершить борьбой с
сорняками на любимых грядках. Если
будем рисовать картинку борьбы
человека с условиями окружающей
его неживой природы, то на ум
тотчас же придут комфортабельные
Так и представляется человек в
теплой меховой куртке с капюшоном,
толстых штанах, ботинках-ледорубах,
кислородной маске и очках, смело
восходящий, сквозь пургу и вьюгу, на
холодный и неуютный Эверест.
Между прочим – 8.848 метров! Зачем
ему это надо – не объяснит никакая
эволюционная теория.
Однако, приведенные выше примеры
не совсем точны и даже опасны при
их неверном толковании. В термин
«борьба за существование» нужно
вкладывать куда меньше
драматизма, накала страстей. Это
«борьба» не в прямом смысле этого
слова, как может показаться вначале.
Прошу не понимать этот термин
буквально.
В предыдущей главе мы определили,
что среда для живого организма –
основа жизни. Вне среды жизнь
невозможна. Так можем ли мы
51
говорить, что «боремся» с факторами
изменяющейся средой. Успешная
живой и неживой природы:
адаптация – организм выживает и
растениями, животными, климатом и
оставляет потомство. Если организм
рельефом? Можно ли бороться с тем,
приспособился только отчасти – он
что составляет основу нашей жизни?
может выжить, но не оставить
Это сродни тому, как если бы клетки
потомства. Если у организма нет
иммунной системы начали пожирать
адаптационных возможностей к
собственный организм изнутри,
возникшей ситуации – он погибнет в
уничтожая его.
ближайшее время.
Живая система, с точки зрения
Рассмотрим механизм
экологии, не борется со средой, а
приспособления к среде с точки
ищет более эффективные пути
зрения биологии. Широта
взаимоотношения с ней; постоянно
адаптационных возможностей
адаптируется к ежесекундно
заложена в наших генах (ДНК) и
меняющимся условиям окружающей
носит название нормы реакции по
его живой и неживой природы. При
признаку. Представим, что в генах
этом, конечно, не нужно принижать
человека заложены пределы
возможности живых тел по
(границы выраженности) такого
изменению своей среды обитания. Но
признака, как количество
среда всё равно является первичной
эритроцитов в крови. Эритроциты
и определяющей вектор развития
(красные кровяные тельца) – это
живого.
наиболее многочисленные клетки
В экологии мы говорим не о борьбе с
факторами среды, а об адаптации к
ним. Адаптация или
приспособление – термин особо
важный в экологии. Это не борьба, а
плавная самонастройка живой
системы в соответствии с
крови, выполняющие функцию
переноса кислорода и питательных
веществ к тканям и органам.
Известно, что нормальное
содержание эритроцитов в крови
человека – около 4,2х1012 штук на
литр. Однако, стоит нам подняться в
52
горы, где кислорода в воздухе мало
что только не перепробовали. Спешу
(воздух разрежен) – многим из нас
огорчить – и не получится (масса
станет плохо в первые дни, но потом
может быть уменьшена только через
организм адаптируется, и мы будем
повреждение организма). У таких
чувствовать себя прекрасно.
людей узкая норма реакции по
Синтезируются дополнительные
большой массе тела. А есть люди с
порции эритроцитов, которые
широкой нормой реакции по этому
помогут организму получить
признаку. Масса тела этих людей
максимум кислорода из
зависит исключительно от характера
разреженного воздуха.
их питания и образа жизни. Они
В генотипе легко адаптирующихся
людей заложена широкая норма
могут быть и полными и худощавыми.
Всё зависит от настроения.
реакции по признаку количества
Через проявление признака, гены
эритроцитов в крови, допустим, до
определяют судьбу особи в каждой
6-8х1012 штук на литр, без
конкретной ситуации изменения дозы
повреждения систем. Другие же
действия экологического фактора.
люди так и не смогут наслаждаться
Широкая норма реакции по
высокогорными пейзажами: их
содержанию эритроцитов крови
предельная максимальная реакция по
позволяет эффективно
признаку, например, 5,5-6х1012 штук
приспособиться к изменению такого
на литр. Такие люди на высоте, даже
экологического фактора неживой
после адаптационного периода, будут
природы, как химический состав
чувствовать себя некомфортно.
воздуха. Точнее – к низкому
Есть люди с разной нормой реакции
содержанию кислорода в нём.
по признаку масса тела. Одних хоть
Экологический закон оптимума
закорми – как были худощавыми, так
гласит, что любой экологический
и останутся. Значит, у таких людей
фактор имеет определенные пределы
узкая норма реакции по малой массе
положительного влияния на
тела. Другие никак не могут похудеть,
организм. Эти пределы
53
чрезмерно избыточна, чтобы
Y
поддерживать жизнь. Диапазон
условий между нижней и верхней
ЗОпт
критическими точками называют
пределом выносливости организма
ЗП1
этого вида по данному
ЗП2
КрТ1
X
КрТ2
Графическое представление закона оптимума.
На графике обозначены: ось Y – реакция
организма на экологический фактор; ось X –
сила воздействия фактора; кривая парабола –
границы устойчивости вида по отношению к
экологическому фактору; ЗОпт – зона оптимума
(организм активен); ЗП1 и ЗП2 – нижняя и
верхняя зоны пессимума (организм угнетён, т.к.
экологического фактора или мало, или избыток);
КрТ1 и КрТ2 – нижняя и верхняя критические
точки (гибель организма)
обеспечиваются физиологическими
возможностями организма, нормой
реакции по связанным признакам.
Выделяют зону оптимума, где доза
фактора в наибольшей степени
соответствует потребностям
организма; две зоны пессимума
(нижняя и верхняя), где действие
фактора недостаточно или избыточно
для полноценного функционирования
организма; две крайние критические
точки (нижняя и верхняя), где доза
фактора либо слишком мала, либо
экологическому фактору. При этом,
если говорить о выживании, то
предел выносливости может быть
достаточно широким. Но если мы
говорим о размножении (процессе,
который требует лучших условий и
большей энергии), то здесь пределы
выносливости гораздо уже.
Известно, что дыхание становится
почти невозможным, если
содержание кислорода во
вдыхаемом воздухе падает ниже
10%. 20,9% – норма содержания
кислорода в воздухе. При лечении
больных (в клинической практике)
употребляют смесь воздуха с 30 60% кислорода, вдыхаемую при
обычном атмосферном давлении.
Однако, продолжительное дыхание
чистым кислородом будет иметь
отрицательный эффект. У здоровых
испытуемых отмечаются боли за
грудиной, особенно при глубоких
54
Адаптации – результат длительного эволюционного процесса
Тела птиц максимально адаптированы к полету: передние конечности
превращены в крылья, имеется перьевой покров, кости скелета чрезвычайно
легки
вдохах, уменьшается жизненная
в воздухе можно определить в
емкость легких. Возможно
границах от 18% до 30%. Нижнюю
перевозбуждение центральной
зону пессимума – от 8% до 18%.
нервной системы и появление
Верхнюю зону пессимума, скорее
судорог.
всего, можно установить в диапазоне
Для рассмотренной ситуации зону
оптимума по содержанию кислорода
от 30% до 90%. Критическими
точками станет содержание
кислорода в воздухе в 8% и 90%.
55
Именно стремлением получить
живого организма оказывается тот
необходимые дозы экологических
фактор, который наиболее
факторов и можно объяснить саму
отклонился от нормы и ближе всего к
суть дарвиновской борьбы за
нижней или верхней критической
существование.
точке. Ведь у него есть больше
Возьмем сосну, которая выросла на
открытом пространстве и в лесу. На
открытом пространстве её крона
раскидиста. Площади кроны хватает,
чтобы получать в достатке такой
экологический фактор как солнечный
свет и тепло. Другое дело в лесу.
Здесь – постоянное стремление
вверх: лишь бы успеть занять
шансов достигнуть критической
точки и стать причиной гибели
организма. При этом каждый момент
времени лимитирующий
(ограничивающий) фактор может
смениться. Лимитирующими
факторами часто выступают
температура, свет, течение и
давление среды, почва.
освободившийся клочок чистого неба
Закон, описывающий значимость
между кронами других сосен.
лимитирующего фактора в жизни
Зелёные ветки расположены только
организмов, был сформулирован
на верхушке дерева, а ставшие
немецким химиком Юстусом Либихом
ненужными нижние ветви отсохли.
в 1840 году и получил название
Живым организмам приходится
постоянно приспосабливаться к
закона ограничивающего фактора.
Однако, в реальных условиях
самым разнообразным
простой закон природы не
экологическим факторам.
всегда срабатывает очевидно и
Колебание каждого из них
однозначно для наблюдателя.
относительно оптимального
Например, в тундре воды
значения вызывает ответные
адаптивные реакции
организма. Однако,
достаточно и, казалось бы,
растениям не о чём
беспокоиться. Но торф и
наиболее значимым для
56
мхи приземного слоя плохо проводят
При этом на планете существуют
тепло и почва тундры оказывается
организмы, способные
заметно холоднее воздуха. Из-за
приспосабливаться к широким
низкой температуры и повышенной
колебаниям экологических факторов
кислотности вода оказывается
(эврибионты), а другие, наоборот, не
малодоступной для растений и
переносят значительного изменения
последние вынуждены её экономить.
дозы действия фактора
Или ещё пример: в городе
(стенобионты). К эврибионтным
Челябинске многие чайки не улетают
биологическим видам можно отнести
на зиму, оставаясь жить на богатой
человека разумного, а к
кормами городской свалке.
стенобионтным видам –
В экологии существует важный
термин – экологическая ниша. Под
экологической нишей можно
рифообразующие кораллы, не
способные жить при температуре
воды ниже +20ºC.
понимать весь диапазон факторов
По происхождению экологические
среды, в котором данный вид в
факторы разделяют на: а)
течение длительного времени живет
абиотические (факторы неживой
и размножается. Причём в одном
природы, к которым живые
биоценозе (сообществе живых
организмы адаптируются в ходе
организмов) каждый биологический
борьбы со средой); б) биотические
вид занимает свою определённую
(факторы живой природы, к которым
экологическую нишу, стараясь свести
организмы адаптируются в ходе
на минимум конкуренцию. Если
межвидовой и внутривидовой
экологические ниши двух видов
борьбы).
очень схожи (требуются одинаковые
дозы большинства факторов среды),
то в конечном итоге в биоценозе
останется только один вид. Второй
вынужден будет уступить.
Среди абиотических факторов
различают: климатические (годовая
сумма температур, среднегодовая
температура, влажность, давление
воздуха); эдафические (механический
57
состав, воздухопроницаемость,
кислотность, химический состав
почв); орографические (рельеф,
высота над уровнем моря, крутизна
склона); химические (газовый состав
воздуха, солевой состав воды,
концентрация, кислотность);
физические (шум, магнитные поля,
теплопроводность и теплоёмкость,
радиоактивность, интенсивность
солнечного излучения).
Среди биотических факторов
различают: фитогенные (влияние
растений); микогенные (влияние
грибов); зоогенные (влияние
животных); микробиогенные (влияние
микроорганизмов).
В последнее столетие, в связи с
усилившимся воздействием человека
на окружающий мир, ученые вводят
третью группу экологических
факторов – антропогенные
факторы. Это факторы, связанные с
хозяйственной деятельностью
человека.
Человек вносит немалый вклад в изменение
химического состава окружающей среды и её
физических характеристик. Фото: Вячеслав
Антипин
перемещение в поездах и самолётах,
Среди антропогенных факторов
влияние шума и вибрации);
можно выделить: физические
химические (использование
(использование атомной энергии,
минеральных удобрений и
58
ядохимикатов, загрязнение оболочек
курса элементарной экономики.
Земли отходами промышленности и
Очень часто термин «ресурсы»
транспорта); биологические
употребляют рядом с такими словами
(продукты питания; организмы, для
как продовольствие, энергия, вода,
которых человек может быть средой
нефть, газ, металлы и прочее. Все мы
обитания или источником питания);
знаем, что ресурсы конечны, а при
социальные (связанные с
возрастающей численности
отношениями людей и жизнью в
популяции это может обернуться
обществе).
серьёзной проблемой.
По «неотвратимости» действия на
Экологические факторы действуют
живых существ экологические
на организм живого существа
факторы принято подразделять на
комплексно. Только при таком
условия и ресурсы. Под условиями
условии возможно
среды понимают исторически
функционирование открытой
сложившиеся, изначально заданные,
системы живого организма.
неисчерпаемые и одинаковые в
Организм не может одномоментно
данном местообитании факторы.
подвергаться действию одного
Например, солёность воды или
единственного фактора.
температура. Живым организмам не
подвластно изменять данные
условия.
Факторы неживой и живой природы
действуют на организм обязательно,
одновременно и постоянно.
Под ресурсами среды понимают то,
Экологические факторы
что живое существо использует для
обеспечивают поступление энергии,
поддержания целостности своего
вещества и информации в открытые
организма и снижения энтропии.
системы, поддерживая в них жизнь.
Например, пищу и минимальное
Ограниченность минеральных
жизненное пространство. С понятием
ресурсов на Земле приводит к
ресурсы мы все хорошо знакомы из
конкуренции и выживанию наиболее
адаптированных видов.
59
Обмен веществ
Жизнь – это состояние, когда
молекулы удерживаются друг около
Зеленые растения – основа существования
жизни на нашей планете
друга, придавая организму форму.
адаптации к среде сводятся к
При этом тела живых организмов
простым вещам: за счет
постоянно растут и развиваются. Им
физиологических и поведенческих
приходится подстраиваться под
механизмов нужно отрегулировать
меняющиеся дозы действия тысяч
поступление в организм энергии и
разнообразных экологических
веществ. Требуется постоянный
факторов как живой, так и неживой
контроль за этими процессами (иначе
природы. Или, как мы говорили –
возникает передозировка или
адаптироваться. По сути, процессы
катастрофическая нехватка фактора,
60
что чревато гибелью). В
горшке. Тем лучше. Подумайте: вот
подавляющем большинстве случаев
растет себе зеленое растение в
мы даже не задумываемся о том, как
горшке, вы его регулярно поливаете
это контролируется. Все происходит
и выставляете на Солнце. И при этом
на уровне врожденных генетических
ваше растение умудряется вырасти
программ.
так, что вскоре приходится
Удержать молекулы друг около
друга, успешно адаптироваться к
среде, обеспечить рост и развитие –
задумываться о том, не пора ли
пересаживать его в больший горшок.
Как такое возможно?
вот задачи живого. На каждый из
В течение тысячелетий люди считали,
перечисленных процессов требуется
что питаются растения
колоссальное количество энергии.
исключительно благодаря корням,
Уже Аристотель ясно представлял
поглощая с их помощью все
себе связь между энтелехией и
необходимые вещества из почвы.
энергией, часто
Проверить эту точку
отождествляя их.
зрения взялся в
начале XIX века
Различные
голландский
группы организмов
натуралист Ян
на нашей планете
Ван Гельмонт. Он
научились по-своему
взвесил землю в горшке
добывать необходимую
и посадил туда побег
для жизни энергию.
ивы. Целых пять лет он
поливал деревце, а затем
Посмотрите вокруг.
Где-то поблизости вы
обязательно увидите
зеленое растение. Если
вы находитесь в комнате,
вы увидите растение в
высушил землю и взвесил её
и растение. Ива весила 75
килограмм, а вес земли
изменился всего на несколько сот
Фикус
61
граммов. Вывод учёного был
животное
закономерен – растения получают
гибнет от
питательные вещества, прежде всего,
удушья.
не из почвы, а из воды. На два
Сегодня мы
столетия в науке утвердилась теория
бы сказали,
водного питания растений. Листья, по
что в таком
этой теории, лишь помогали
воздухе недостаточно кислорода и
растению испарять излишнюю влагу.
много углекислого газа. Тогда об
К самому неожиданному, но
этом не знали.
правильному предположению о
Для очистки этого «испорченного»
воздушном питании растений ученые
воздуха Дж. Пристли подвергал его
пришли лишь к началу XIX века.
нагреву, охлаждению, но воздух не
Важную роль в понимании этого
очищался. Тогда ученый поместил
процесса сыграло открытие,
под колпак с «дурным» воздухом
совершенное английским химиком
цветок в горшке. Он полагал, что
Джозефом Пристли в 1771 году. Он
растение очень скоро погибнет, как и
поставил опыт, в результате которого
мыши в предыдущих опытах. Но,
сделал вывод: растения очищают
вопреки ожиданию, растение
воздух и делают его пригодным для
чувствовало себя вполне хорошо.
дыхания.
Дж. Пристли вновь подсадил под
Как известно, стоит зажечь под
стеклянным герметичным колпаком
свечу или посадить туда живую
мышь, как воздух достаточно быстро
колпак мышь. У мыши, сидящей
вместе с растением, также не
наблюдалось никаких признаков
удушья.
становится непригоден ни для
Химик сделал поразительный вывод:
горения, ни для дыхания. Дж.
зеленые растения очищают воздух и
Пристли как раз мучился поисками
делают его пригодным для дыхания.
способа очистки «дурного» воздуха.
От такого воздуха свеча гаснет, а
62
Десять лет спустя, учёные поняли,
что растение превращает
Строение молекулы хлорофилла
углекислый газ (CO2) в кислород
(O2). Вот отчего «дурной» воздух
Двойная связь
становится вновь пригодным для
мыши. При этом именно
углекислый газ служит для
растений настоящей пищей (вместе
с водой и минеральными солями).
Атомкоординатор
Действительно, сложно было
представить, что кушать можно не
Остаток
органической
кольцевой
молекулы
только булку с молоком, но и
простой газ. Без солнечного света
зеленые растения не способны
усваивать углекислый газ и очень
скоро погибают. Солнечный свет –
Светособирающая
антенна
лимитирующий экологический
фактор для растений.
Уникальный процесс
преобразования свободной
солнечной энергии в энергию
химических связей органических
молекул получил название
фотосинтеза.
1
2
3
4
(углекислый газ + вода →
органическое вещество + кислород +
Общую реакцию фотосинтеза,
вода). Реакция идет исключительно в
конечно, очень упрощенно, можно
присутствии кванта света и молекулы
записать следующим образом:
хлорофилла – зеленого пигмента
6CO2 + 12H2O → C6H12O6 + 6O2 + H2O
растений. Хлорофилл – очень
сложное органическое вещество.
63
Сопряженная система молекулы,
сразу вернулся на исходную
состоящая из антенны и
орбиталь, выделилось так много
реакционного центра, становится
энергии, что клетка сгорела бы.
легко возбудима.
Причем, в полном смысле этого
Всего фотосинтез включает в себя
три этапа и две фазы.
На первом этапе – фотофизическом –
квант света улавливается
светособирающей антенной
молекулы хлорофилла и передается в
ее реакционный центр, откуда
выбивает подвижный π-электрон,
придавая ему дополнительную
слова!
Наш электрон «спускают» по
электронно-транспортной цепи
плавно, не спеша, со ступени на
ступень. И каждый раз он отдаёт
небольшую часть полученной
энергии. В этом процессе
задействовано огромное количество
катализаторов.
энергию и «вознося» его на высокие
Отданная энергия не улетучивается в
энергетические орбитали. Проще
никуда, а идет на синтез
говоря: «пинком» отправляет
энергетической молекулы клетки –
электрон на более энергоёмкие
аденозинтрифосфорной кислоты
дальние орбитали.
(АТФ), путем последовательного
На следующем фотохимическом
этапе электрон путешествует по
электронно-транспортной цепи,
постепенно отдавая приобретенную
присоединения к АМФ
(аденозинмонофосфорной кислоты)
двух остатков фосфорной кислоты
(1+2=3).
энергию и спускаясь на
Это сложно понять
энергетические уровни с меньшей
неподготовленному человеку.
энергией, как по ступенькам. Дело в
Объясню так: АТФ – аккумулятор
том, что «пинком» электрону
процесса. Любая химическая связь
передали огромное количество
внутри молекулы эквивалентна
заряда. Если бы несчастный электрон
энергии, затраченной на её
64
образования. Присоединяя к АМФ
воды, которые растение получает из
один остаток фосфорной кислоты,
среды.
мы аккумулируем часть энергии
электрона и образуем одну
энергетическую связь. Затем мы ещё
аккумулируем часть энергии
электрона, образуя следующую
энергетическую связь. Итого – две
энергетические связи между тремя
остатками фосфорной кислоты в
АТФ. В любой удобный момент
времени ферменты могут расщепить
эти химические связи и высвободить
назад накопленную энергию, которая
пойдет на нужды клетки.
Молекула АТФ – универсальный
аккумулятор клеток живых
организмов.
Стоп! А откуда в процессе
фотосинтеза образуется кислород?
Многие люди наивно думают, что
кислород (О2) – основной продукт
фотосинтеза, созданный специально
для нас, чтобы было чем дышать.
Типичный антропоцентрический
подход!
Вернемся к молекуле хлорофилла.
Квантом света из её реакционного
центра был выбит электрон. Теперь
он где-то путешествует, а молекула
находится в нестабильном состоянии.
Чтобы восполнить недостаток
электрона, растения осуществляют
ферментативное разложение воды на
Первый и второй этапы протекают
свету: 2H2O = 4e + 4H+ + O2 (вода
только в присутствии кванта света.
разлагается на электроны, протоны
Третий этап – биохимический –
водорода и кислород). Именно
составляет темновую фазу
отсюда берутся электроны (е) для
фотосинтеза, которая протекает как
приведения молекулы хлорофилла в
на свету, так и без него. Здесь
исходное боевое состояние. Т.о.
энергия, запасенная в молекулах АТФ
кислород – побочный, а не основной
тратится на синтез органического
продукт фотосинтеза!
вещества (основного продукта
фотосинтеза) из углекислого газа и
Весь кислород атмосферы Земли,
голубое небо над нами, многообразие
65
Упрощенная схема фотосинтеза. Условные обозначения: Хл - молекула хлорофилла; Хл* - хлорофилл
в возбужденном состоянии; ЭТЦ - электронно-транспортная сеть; С6H12O6 - органическое вещество
форм животных и растений вокруг
теряется 13 миллионов гектаров
нас, мы сами – продукты
леса. При этом максимальная
фотосинтеза! Возникнув 2,4 млрд.
скорость сокращения площади лесов
лет назад, первые
характерна для Южной Америки – 4,3
фотосинтезирующие организмы
млн. га в год, и Африки – 4,0 млн. га в
навсегда изменили облик планеты.
год. В Бразилии, на месте
Печально, что сейчас мы так плохо
обращаемся с нашими зелёными
братьями: ломаем ветки, обдираем
листву, пилим деревья. По данным
Организации по продовольствию и
сельскому хозяйству ООН (за первые
пять лет XXI века), ежегодно в мире
тропических лесов, сажают сахарный
тростник. В ближайшей перспективе
сахарный тростник принесет больше
доходов стране, чем тропический
лес. Бразилия – один из лидеров по
производству биоэтанола,
получаемого из этого растительного
сырья.
66
Мы описали, как
молекулярной серы или солей серной
растения из
кислоты, могут жить в океане на
углекислого газа
огромной глубине там, где из
воздуха, воды и
разломов земной коры в воду
минеральных
выходит достаточное количество
соединений почвы, под жаркими
сероводорода. Солнечный свет не
лучами солнца и в присутствии
проникает на такую глубину.
зеленого пигмента хлорофилла,
Получается, серобактерии
синтезируют органическое вещество.
оказываются даже ещё более
Растения, которые способны
самодостаточными организмами на
самостоятельно синтезировать
нашей планете, нежели зелёные
органическое вещество, названы
растения. Процесс получения
экологами продуцентами (или
энергии клеткой продуцента в обход
автотрофами).
солнечного света был назван
В 1887 году российский учёный
хемосинтезом.
Сергей Николаевич Виноградский
Интересно, что сероводород (H2S)
открыл бактерии, которые
исторически был первым источником
независимы в своем питании не
электронов для окислительно-
только от других организмов, но и от
восстановительных реакций
солнечных лучей. Они так же
автотрофов. Уже гораздо позже,
являются продуцентами, но в отличии
когда запасы сероводорода будут
от фотосинтезирующих зелёных
исчерпаны, живое научится в
растений, энергию для превращения
качестве источников электронов
углекислого газа берут при
использовать широко
окислении неорганических
распространённую на планете воду
соединений (сероводорода, железа,
(H2O).
аммиака, серы, молекулярного
водорода). Например, серобактерии,
окисляющие сероводород до
Мы с вами, как животные, не
способны самостоятельно
синтезировать себе пищу. Пролежите
67
год на пляже, под прямыми лучами
своей жизнедеятельности, в ходе
солнца – не позеленеете и не
универсального процесса,
научитесь обходиться без пищи. Что
названного дыханием. Дыхание
подходит растениям, то не подходит
свойственно всем живым существам
нам – животным.
планеты. В телах примитивных форм
Мы получаем энергию, расщепляя
химические связи органических
соединений, потребляемых с пищей.
Мы делаем это за завтраком, обедом
и ужином. Иногда – ночью (но тогда
некоторые из нас набирают вес).
Потребность в пище – самая
основная потребность нашего
организма. Ведь в химических связях
сложных органических соединений
пищи заключена энергия, а энергия
обеспечивает жизнь.
– анаэробных бактерий –
существующих без кислорода,
осуществляется только первый этап
дыхания. Более
высокоорганизованные животные и
растения расщепляют органику в два
этапа, подключая к процессу
кислород.
Первый этап дыхания –
бескислородное расщепление
органики. Энергия химических связей
сложных органических веществ,
поступающих в клетку, частично
Ничего не производя своего, мы
освобождается при их распаде на
потребляем чужое. Мы расщепляем
составные части и запасается в двух
чужие белки, жиры и углеводы,
молекулах АТФ. Энергетический
используя для этого кислород (О2),
эффект незначителен, зато – без
накопленный в биосфере Земли за
участия кислорода и быстро.
счёт фотосинтетических процессов.
Вы наверное сталкивались с таким
Мы расщепляем сложные
явлением, как деревенение и боль в
органические вещества до более
мышцах после тяжелой и
простых и используем
интенсивной работы. Оказывается,
освобожденную энергию в процессах
когда нашим мышцам требуется
много энергии и максимально быстро
68
– дыхание в клетках останавливается
маленькому растеньицу, еще даже не
на стадии гликолиза, т.к. мышца не
зеленому и без хлорофилла,
всегда обеспечивается кислородом в
пробиться к Солнцу.
полном объеме, особенно у
нетренированных людей со слабо
развитой системой кровеносных
сосудов. Образуется молочная
кислота. Именно она не дает
мускулатуре расслабиться и
вызывает чувство усталости.
На втором этапе процесса дыхания, к
дальнейшему расщеплению органики
(например, той-же молочной кислоты)
ферменты подключают кислород.
Сравнительно недавнее
изобретение природы дает
внушительный энергетический
эффект в 36 молекул АТФ.
Суммарный эффект – 38
молекул АТФ от обоих этапов.
Растения так же дышат, как и
Биологи все процессы
жизнедеятельности делят на две
большие группы: процессы синтеза
веществ и процессы распада
веществ. Инь и ян жизни. Любое
живое тело – борьба этих
взаимодополняющих процессов
созидания и разрушения.
Чтобы получить энергию, нам нужно
её затратить. Чтобы было что
потратить – нужно её получить.
Забавная получается ситуация:
перед вами лежит бутерброд. Он
содержит энергию. Но чтобы
его взять, прожевать,
проглотить, переварить и
благополучно избавиться от
лишнего, нам нужно затратить
мы. Например, проросток
энергию. А откуда её для этого
активно использует запасные
взять? Правильно – из
органические вещества семени.
съеденного ранее бутерброда.
Когда-то материнское растение
Назову этот принцип правилом
«нафотосинтезировало» их для
бутерброда. Возникает вопрос:
него. Эти вещества окисляются
откуда энергия для жизни
ростком в процессе дыхания.
организма берётся изначально.
Получаемая энергия позволяет
Тут всё просто – от
69
материнского организма. Но не
качество жизни снижается. Процессы
спрашивайте меня откуда вообще
синтеза и распада по-прежнему
возникла энергия. Это вопрос сродни
стремятся уравновесить друг друга.
гипотезам о Большом взрыве,
При этом открытая система никогда
породившем нашу Вселенную.
не может быть уравновешена
полностью.
Синтетическая часть обмена веществ
названа учеными анаболизмом и
Живая открытая система постоянно
включает в себя такие процессы, как
колеблется, движется, принимает и
описанный выше фотосинтез, а так
отдает вещество. Она постоянно
же биосинтез органических веществ
находится в состоянии устойчивой
в клетках. Эти процессы лежат в
неравновесности. Неравновесность
основе роста и развития организмов
выражается в том, что внешние
и, конечно, энергозатратны.
потоки материи никогда не
уравновешены внутренними.
Разрушение органических веществ
Существующая между ними разница
названо учёными катаболизмом и
позволяет системе совершать
включает в себя такие процессы, как
работу, а значит – изменяться
дыхание. В ходе этого процесса
(эволюционировать) со временем.
выделяется достаточное
Устойчивость
количество энергии, а
вещества разрушаются.
Думаю, что не совсем
корректно говорить о
неравновесной
системы выражена
Анаболизм
в том, что при
-Е
колебании
система
том, что в какой-то
период времени одна
сторона метаболизма
преобладает над другой.
Например, к старости оба
процесса тормозятся,
сохраняет
Катаболизм
+Е
равными
Инь и ян жизни: умение
получать и тратить
энергию. Условные
обозначения: E – энергия
70
значения максимальной удаленности
органические вещества. Есть
от точки равновесия.
консументы I порядка –
Представьте себе лодку. Вы
раскачиваете лодку в определенном
ритме. Она неравновесна, но и не
растительноядные формы. Есть
консументы II порядка – хищники,
плотоядные.
опрокидывается (значит –
Быстрый возврат углекислого газа,
относительно устойчива). Но стоит
воды и минеральных веществ
перестараться – лодка обязательно
обратно в неживую природу в
перевернётся!
процессе гниения мертвого
Итак, для роста и развития нам
нужно затрачивать энергию.
Растения получают энергию
напрямую от Солнца, связывая таким
образом экосистемы нашей планеты
с космосом. Не было бы растений и
органического вещества – дело «рук»
редуцентов (которые также как и
консументы потребляют готовую
органику, а значит являются
гетеротрофами). К ним относят грибы
и микроорганизмы.
фотосинтеза – жизнь на планете так
Продуценты, консументы, редуценты
и осталась бы примитивной и
– таковы роли живых существ в
однообразно анаэробной
грандиозном общепланетном
(безкислородной). Животные
спектакле под названием «жизнь».
необходимую энергию получают от
растений или других животных,
убивая и расщепляя их органику.
Суть жизни – постоянно получать и
тратить энергию, сохраняя себя как
устойчивую неравновесную систему.
Животных ученые относят к
консументам (или гетеротрофам) –
организмам потребляющим готовые
71
Автотрофность человечества
Итак, роли для всех живых
организмов в общепланетном
Нефтеперерабатывающий завод.
Фото: Walter Siegmund
спектакле определены. Кто-то
маловероятным, что «актёр»-
«играет» продуцентов (автотрофов),
продуцент, вдруг в совершенстве
кто-то – консументов различных
исполнит роль консумента или
порядков, а кому-то досталась
редуцента. Уж слишком долго
незаметная, малоприятная, но от
«играют» наши «артисты» свои роли.
этого не менее важная роль
Освоить чужую роль не
редуцента. Все «артисты» на своих
представляется возможным: ведь для
местах. Роли отрепетированы за
этого надо полностью перестроить
миллиарды лет и кажется
все биохимические процессы в
72
клетке, изменить её структуру,
основанием жгутика), помогающий
научиться производить и
существу отличать свет от тьмы.
контролировать работу совершенно
Эвглена живет в прудах,
иных ферментов.
загрязненных гниющими листьями,
Тем не менее, есть на планете
разноплановые актёры. Давайте
познакомимся с некоторыми из них.
Наиболее известным является
одноклеточный эукариотный
организм, названный биологами
эвгленой зелёной (Euglena viridis).
Название существа уже наводит на
определённые догадки. Ботаники и
зоологи до сих пор терзают
несчастное существо, относя
его то к растениям
(водорослям), то к животным
(простейшим). И на то есть
весомая причина: E. viridis на
свету питается как типичный
продуцент (автотрофно), а в
темноте – как обыкновенный
консумент (гетеротрофно).
Клетка эвглены
веретеновидной формы, есть
красный глазок
(светочувствительные пятна у
переднего конца тела рядом с
в лужах и в других водоемах со
стоячей водой. Тело в длину
около 0,05 мм. Его передний
конец притуплен, а задний
заострен.
Трёхмембранные пластиды с
хлорофиллом есть среди 1/3
эвгленид и, предположительно,
представляют собой реликтовые
остатки вымерших сожителей –
зелёных водорослей. Ничего
удивительного в этом нет.
Проглоченные зелёные
водоросли, находясь в
пищеварительных вакуолях,
ещё некоторое время
фотосинтезируют и могут
существовать достаточно
длительное время в
полупрозрачных клетках таких
типичных консументов, как
инфузории и амёбы. Так почему
бы не оставить у себя такие
замечательные клетки подольше
Эвглена на свету
73
и сделать частью
органические вещества, являясь
своего тела? Пусть
всеядными формами. Мы –
приносят пользу.
консументы (гетеротрофы). Всё
Понятно, что
кажется простым и понятным, но
фотосинтез у
только с точки зрения биологии. С
эвгленид – явление
точки зрения экологии, как
вторичное.
системной науки, ситуация
Другое существо – заразиха –
решило сменить свою экологическую
«роль» с продуцента на консумента и
немало в этом преуспело.
Заразиховые – самая
многочисленная группа
безхлорофильных растений,
являющихся подземными
паразитами. Их корни присасываются
к корням дикорастущих, культурных
и сорных растений, питаясь их
складывается неоднозначно. Еще в
первой половине XX века
выдающийся отечественный учёный
Владимир Иванович Вернадский
писал о возможной продуцентной
функции человечества. Это что
получается: мы превращаемся в
растения? Конечно, нет. Просто на
проблему собственного
энергообеспечения нужно
посмотреть под другим углом.
соками. На свет заразиха вылезает
Биологи убеждены в том, что человек
только для того, чтобы отцвести и
– животное, млекопитающее, а значит
рассеять легкие, как пыль, семена.
– консумент. Причин не верить им у
Заразиховые интересны тем, что
нас нет. Особенности метаболизма
каждый вид приспособлен к питанию
чётко определяют наше место в цепи
на определённой узкой группе
питающихся друг другом организмов.
хозяев.
В ближайшие миллионы лет наши
Что касается человека, то, как
кажется, его экологическая роль
вполне определена. Мы потребляем
гены не смогут настолько
измениться, что мы сможем
свободно окислять сероводород на
самые разнообразные готовые
74
больших обезьян: столь
малочисленных и медленно
размножающихся?
Но почему тогда сегодня влияние
человека на планету оказывается
настолько значительно, что
возникает необходимость регуляции
наших взаимоотношений с природой?
Республика Адыгея (субъект Российской
Федерации). Площадь территории – 7.792 кв.км.
Отмечена красным
В.И. Вернадский в статье
дне океана или фотосинтезировать
год) объясняет: «Разум всё изменяет.
на пляжах Сейшельских островов.
Руководствуясь им, человек
С другой стороны посмотрим – много
ли нас на Земле?
«Автотрофность человечества» (1925
употребляет всё вещество,
окружающее его, – косное и живое –
не только на построение своего тела,
7 миллиардов – вот последняя цифра.
но также и на нужды своей
Скажу честно – цифра не впечатляет.
общественной жизни. И это
Займи каждый из нас пространство в
использование является уже большой
1 м2, все люди Земли свободно
геологической силой. Разум вводит
уместились бы на территории такого
этим путём в механизм земной коры
субъекта Российской Федерации, как
новые мощные процессы,
республика Адыгея. Получается, если
аналогичных которым не было до
рассматривать нас как
появления человека».
биологический вид, такой же, как
остальные на планете, прямые
проявления нашего питания и
размножения в живой природе будут
почти равны нулю! Что взять от
Только представьте себе, сколько
разнообразных соединений, ранее не
виданных в природе, синтезирует
наша химическая промышленность.
Многие из подобных веществ ни при
75
каких обстоятельствах не могут быть
продукты прошлых эпох. Руда, сера,
синтезированы внутри наших тел.
фосфор – результат миллиардов лет
Например – пластик или пестициды
хемосинтетических процессов
(химические препараты,
специфических бактерий. Эти
используемые для уничтожения
полезные ископаемые мы также
вредителей сельскохозяйственных
активно используем в своей
культур). Тем не менее, сила нашего
хозяйственной деятельности.
интеллекта позволяет сделать
Фотоэлектрические панели и
невероятное возможным.
солнечные коллекторы – чем не
Синтетические процессы
энергозатратны и человечество
научилось использовать для этого
энергию Солнца даже более
эффективно, чем растения.
Коэффициент полезного действия
фотосинтеза невелик даже при
благоприятных условиях. Из всей
поглощенной листом солнечной
радиации в среднем только 3 – 5
процентов идет на фотосинтез и
усвоение свободной солнечной
энергии и запасание её в
аккумуляторах, подобно тому, как
продуцент накапливает энергию в
макроэргических связях АТФ.
Наконец, атомная энергетика! Группа
физиков-ядерщиков с одним
экспериментальным реактором
способна создать столько энергии,
сколько их тела не выработают за
миллионы лет.
другие физиологические процессы
Вся энергия, созданная
зелёного растения.
интеллектом человека, идёт на
Человек продвинулся чуть дальше
растений. В первую очередь, мы
используем законсервированную
солнечную энергию в виде полезных
ископаемых, которую научились
добывать и перерабатывать. Нефть,
каменный уголь, природный газ –
синтетические
процессы.
Конечно, они
протекают вне
человеческого
организма. Это новый
скачок естественного
76
эволюционного процесса в биосфере
живого вещества. Из существа
Земли, когда отдельный организм
социально гетеротрофного он
научился продуцировать вещество
сделался бы существом социально
социально.
автотрофным» – пишет учёный.
В своей статье В.И. Вернадский, в
Современные синтетические
качестве доказательства
пищевые продукты – уже не
возможности осуществления
фантастика. Это продукты,
человечеством продуцентных
получаемые из химически
функций, приводит в пример
синтезированных пищевых веществ.
синтетическую пищу будущего.
Органическая химия уже
«Непосредственный синтез пищи, без
сегодня позволяет
посредничества организованных
синтезировать любые
существ, как только он будет открыт,
пищевые вещества из
коренным образом изменит будущее
отдельных химических
человека. Что означал бы подобный
элементов, однако сложность
синтез пищи в жизни людей и
в жизни биосферы? Его
создание освободило бы
человека от его
зависимости
от
синтеза таких биополимеров
пищи, как белки и
полисахариды, делает
производство синтетической
пищи экономически
нецелесообразным. Поэтому, из
продуктов химического синтеза,
другого
сегодня в питании используются
лишь низкомолекулярные
витамины и
Современной химической
промышленности ничего
не стоит собрать
молекулы витаминов из
исходных атомов
химических элементов
77
аминокислоты.
Другая группа продуктов нового
поколения – искусственные пищевые
продукты. Это продукты, получаемые
на основе натуральных пищевых
веществ или клеток, с последующим
приданием им определённой
структуры и формы привычной нам
пищи. Например, в 2012 году в СМИ
прошла информация о том, что
группе голландских исследователей в
Маастрихтском университете под
руководством профессора Марка
Поста удалось вырастить куски
мышечной ткани около 2 см в длину,
1 см в ширину и толщиной 1 мм.
Учитывая всё возрастающую
численность населения, не стоит
сбрасывать со счетов продуцентную
функцию современного человека. Мы
вполне способны обеспечить себя
самостоятельно не только пищей, но
и энергией. Это сделать нужно
дёшево, безопасно для природы и
себя.
78
Самоконтроль
Вопрос 1 из 10
Закон ограничивающего фактора
сформулирован...
A.
Чарльзом Дарвиным
B.
Юстусом Либихом
C.
Джозефом Пристли
D.
Владимиром Вернадским
Проверить ответ
79
4
Сложные отношения
«Развитие биосферы связано
с постоянным разрешением
противоречия между
безграничной способностью
организмов к размножению
и ограниченностью
материальных ресурсов»
– Эдуард Колчинский
Экологические пирамиды
Мы определили, что живые
Паук обездвиживает пойманную добычу
организмы – открытые системы,
живыми организмами через
обменивающиеся со средой
отношения «пища-потребитель». Куда
веществом и энергией. При этом, под
ни кинь взгляд: все друг другом
средой конкретного живого
закусывают. Ничего удивительного в
организма, мы понимаем не только
том, что жизнь каннибалистична.
факторы неживой природы (такие,
Одно живое существо забирает
как солнечный свет и тепло), но и
жизнь у другого, чтобы продлить
влияние других живых существ. В
собственную. Ничего особенного:
самом типичном случае вещество и
просто убийство и грабёж.
энергия перераспределяются между
81
Только растения способны
определённый участок суши или
естественным путём самостоятельно
акватории, экологи называют
продуцировать органическое
биоценозом.
вещество, используя энергию солнца,
а также воду, минеральные вещества
и газы геосфер Земли. Зелёные
Рассмотрим систему биоценоза на
примере Челябинского городского
растения являются продуцентами.
бора. Он расположился лентой на
Животные способны усваивать
году бор приобрёл природоохранный
органическое вещество растений и
статус памятника природы. Сейчас
других животных, являясь
бор – излюбленное место отдыха
консументами. Редуценты разлагают
горожан.
растения, животных и самих себя,
возвращая в среду минеральные
правом берегу реки Миасс. В 1967
Среди деревьев доминирует сосна,
вещества, газы и воду.
но может встречаться береза, ель и
Простую цепочку «продуценты –
практически не сформирован, но
консументы – редуценты» называют
встречается рябина, вяз, дуб,
трофической цепью (или цепью
лиственница, клён, тополь,
питания). По этой цепи движутся
кизильник, шиповник, боярышник,
вещества и энергия через живые
ракитник. Некоторые из этих
системы. Поток направлен от
древесных и кустарниковых растений
продуцентов к редуцентам. Если
внедрены искусственно человеком.
первые берут «в долг» химические
Среди травянистых растений:
элементы из неживой природы, то
брусника, земляника, костяника,
последние этот долг возвращают.
пастушья сумка, иван-чай, зверобой,
Всю совокупность постоянно
взаимодействующих между собой
растений, животных, грибов и
микроорганизмов, которые заселяют
осина. Подлесок, как ярус,
тысячелистник, лютик, мать-и-мачеха
и многие другие. Самый нижний ярус
представлен мхами и лишайниками.
Вертикальная ярусность растений в
лесу – адаптация сложных наземных
82
Челябинский городской бор – излюбленное место отдыха горожан
Зима в Челябинском городском бору очень красива. Молодые сосенки
укутаны огромными снежными шапками
1 из 14
растительных сообществ к
гаичку. Весной, первыми из певчих
улавливанию максимального
птиц, появляются зяблики. Эти птицы
количества солнечного света,
весьма многочисленны. Очень
падающего на землю.
разнообразен мир насекомых.
Из оседлых птиц в нашем бору
наиболее часто можно встретить
сороку, ворону, большого пёстрого
дятла, поползня, большую синицу,
полевого воробья, буроголовую
Обыкновенны ящерицы, лягушки,
неядовитые змеи. Зверей немного.
Часто встречаются белки, которых
горожане очень любят
прикармливать. Ещё чаще
83
встречаются в нашем бору
сами горожане, которые
Птицы нашего бора
оставляют после себя мусор,
непотушенные костры, ломают
деревья и вытаптывают
растительность. Обыкновенны
полевые и лесные мыши.
Увидеть зайца и лису в
настоящее время очень
сложно.
Все перечисленные выше
группы и виды организмов
тесно между собой
взаимосвязаны. Наиболее
очевидная связь – пищевые
отношения. Например, дятел
полезен для бора прежде
На видеозаписи вы увидите наиболее
распространённых лесных птиц, которых
чаще всего можно встретить у кормушек в
нашем Челябинском городском бору. Видео
снято в феврале 2013 года
всего тем, что весной и летом в его
дереве. Это место становится его
рацион входят такие вредители, как
«кузницей». Под деревом, на котором
тля и гусеницы бабочек, объедающие
расположена такая кузница, всегда
зеленые части деревьев. С помощью
много растрепанных дятлом шишек.
мощного клюва и длинного языка,
По другому выглядят шишки,
дятел достает из древесины усачей,
объеденные белкой: здесь от шишки
златок, короедов, листоедов,
остается только центральная ось.
которые могут серьезно навредить
дереву. Зимой дятел переходит на
растительные корма: семена сосны и
ели. Для долбления шишек дятел
выбирает удобную расщелину в
Итак, польза от дятла в бору
очевидна. Пусть он неплохо
справляется со своей работой, как
главный санитарный врач соснового
леса; но в нашем бору незаменимых
84
птиц нет. Синицы и поползни так же
активно выискивают вредителей как
на ветвях, так и на поверхности коры
деревьев.
Согласно экологическому правилу
замещения (дублирования), у
грызунами,
контролируя их
численность.
каждого вида в биоценозе есть свой
«дублёр». В данном случае
Понятно, что чем больше
дублёрами дятла можно назвать
разнообразных видов
поползня и синицу. При этом в
растений, животных,
определении вида-дублёра
грибов и микроорганизмов населяют
решающую роль играет не
биоценоз, тем устойчивее эта
систематическое положение, а
система в целом. Больше видов –
близость экологических функций
больше вероятность того, что у
между замещающими и
каждого вида в этой системе
замещаемыми группами организмов.
найдётся несколько дублёров. Если
Дятлы и поползни – близки в
по какой-либо причине один вид
систематическом отношении. Они
исчезает, дублёры продолжают
относятся к классу Птицы (Aves). Но
выполнение его экологической
при этом, они близки и по
функции и биоценоз сохраняет свою
экологическим функциям:
устойчивость.
выискивают корм на поверхности и
из под коры деревьев. А вот совы и
лисы относятся к разным
систематическим группам (птицы и
звери), но могут выступать в
биоценозе видами-дублёрами, т.к. и
те и другие питаются,
преимущественно, мышевидными
Дятел
Интересно посмотреть на
соотношение в биоценозе между
продуцентами и консументами
различных порядков, выраженное в
их биомассе, численности или
энергии. Такое соотношение
экологами представляется в виде
графической модели, называемой
85
экологической пирамидой.
При этом под биомассой
Заяц-русак
понимают совокупную массу
организмов, присутствующих
в системе на момент
наблюдения. Численность –
это количество отдельных
организмов, относящихся к
тому или иному трофическому
уровню. Под энергией
понимают величину её потока
через трофический уровень.
Соответственно и
экологические пирамиды
можно построить три:
В Челябинском городском бору можно
встретить зайца-русака (Lepus europaeus)
пирамиду биомасс, пирамиду
(1927 год). В экологической пирамиде
численности и пирамиду энергии.
Ч. Элтона биомасса продуцентов
При этом все основные типы
экологических пирамид показывают
закономерное снижение показателей
с повышением трофического уровня
живых организмов (от продуцентов к
плотоядным консументам).
Сформулировал такие важнейшие
понятия, как цепи питания,
экологические пирамиды и
экологическая ниша британский
эколог Чарлз Сазерленд Элтон в
(самый нижний уровень) составляет
100 условных чисел; консументов I
порядка (фитофагов или строгих
вегетарианцев) – от 1 до 3 условных
чисел; консументов II порядка
(хищников) – 0,1-0,6 условных числа;
консументов III порядка (хищников) –
0,01-0,1 условных числа. Редуценты
вынесены за пределы пирамиды, т.к.
работают с веществом всех
представленных в пирамиде групп
живых организмов.
своей книге «Экология животных»
86
Продуценты
Консументы I
Консументы II
Консументы III
Экологическая пирамида. Наблюдаем
закономерное снижение энергии с
повышением трофического уровня живых
организмов (от продуцентов к консументам III
порядка)
Экологические пирамиды строились
Итак, организмы последующего
миллионы лет: от одноуровневой в
звена поедают организмы
протерозое (2,5 млрд. лет назад),
предыдущего звена, осуществляя
представленной автотрофными
цепной перенос энергии и вещества,
бактериями и планктоном, до
лежащий в основе круговорота
трёхуровневой в среднем кембрии
атомов химических элементов в
(более 400 млн. лет назад),
природе. Американский эколог
представленной бактериями,
Раймонд Линдеман в 1941 году
зоопланктоном и многоклеточными
впервые сформулировал закон
пассивными фильтраторами. В
пирамиды энергий, который в
дальнейшем пищевые пирамиды
учебниках нередко называют
значительно усложнились, став
законом 10%. Согласно этому
более совершенными и
закону с одного трофического уровня
разнообразными как в океане, так и
экологической пирамиды на другой
на суше. Во многом это было связано
её уровень переходит, в среднем, не
с появлением хищников.
более 10% энергии (90% энергии
87
теряется и рассеивается в виде
планете, мы с вами смело шагнем на
тепла).
самую вершину пирамиды. Нет
По закону пирамиды энергий
фитофаги (первичные консументы)
получают от продуцентов 10%
валовой первичной продукции.
Хищники (вторичные консументы) –
1% валовой первичной продукции
(10% предыдущего уровня).
Третичные консументы – 0,1%
больше над нами страшных птиц,
холодных скользких гадов и
коварных леопардов, которых мы
боялись, будучи неразумными
обезьянами. Сегодня мы – самые
адаптированные существа на
планете. Но нужно ли этим
гордиться?
валовой первичной продукции (10%
Итак, мы на вершине пирамиды. Но
предыдущего уровня). Т.о. при
это означает лишь то, что мы
первичной продуктивности пищевой
зависимы от всех расположенных
цепи в 350.000 ккал, волк, как
ниже трофических уровней. Мы
вторичный консумент получит 3500
далеко не так самодостаточны, как
ккал энергии.
кажется. Мы колоссы на глиняных
Из закона пирамиды энергий
ногах.
следует, что передача энергии с
Зелёные одноклеточные водоросли и
одного уровня на другой происходит
хемосинтезирующие бактерии куда
с очень малым коэффициентом
более самостоятельны и независимы.
полезного действия, что
Только они способны пережить
ограничивает количество звеньев в
экологическую катастрофу
пищевой цепи независимо от типа
планетарного масштаба, выжить и
биоценоза.
дать начало новому миру. Миру без
Теперь давайте подумаем, какое
людей.
место в экологической пирамиде
Сейчас человек живёт сложно
отвести человеку. Пожалуй, как
устроенным социальным обществом
самые универсальные хищники на
и многого достиг. Разнообразные его
88
связи с живым миром планеты –
обязательная плата за развитие и
огромная ответственность.
Мы многому научились, но до сих пор
не хотим понять, что живем в системе
биосферы Земли. Мы должны
подчиняться законам
функционирования биосферы, а не
стремиться подчинить её нашим
желаниям. Понимание того факта,
что мы зависимы от природы и
ответственны за её сохранение –
первый шаг к снижению
экологической напряженности.
89
Симбиозы
Все экологические цепи, сети и
пирамиды подразумевают
энергетическую связь между
Кишечная палочка обыкновенна в нижних отделах
кишечника теплокровных животных
возникновению различных
организмами, которую часто
ассоциаций живых организмов –
раскрывают через пищевые
симбиозов.
отношения. Однако,
взаимоотношения между живыми
существами в биоценозах не
сводятся к простым трофическим
отношениям. Наличие связей между
организмами приводит к
Всего можно выделить несколько
различных схем симбиозов.
Описывая подобные схемы, нужно
понимать, что это очень
умозрительные выкладки. В чистом
виде, в природе, то или иное
90
Симбиоз муравьев и тли
Муравьи получают от тлей сладкие выделения, которые используют в пищу,
а тли – защиту. Взаимоотношения взаимовыгодны, пусть и необязательны
описанное взаимодействие
прямых стычках, так и через
наблюдать крайне сложно: настолько
разметку территории; суслики и
разнообразен мир вокруг нас!
сайгаки в степи потребляют один и
Первая возможная схема
взаимоотношений – конкуренция.
Конкуренция может быть
непосредственной, в виде прямого
взаимного подавления обоих особей,
или из-за дефицита общего ресурса.
Например, медведь защищает свой
индивидуальный участок, как при
тот же ресурс – растительный
прирост и при его нехватке
вынуждены снижать численность без
конфронтации друг с другом.
Отношения по типу конкуренции
приводят к угнетению обоих
организмов. Пользы от такого
взаимодействия никто из участников
не получает, поэтому часто
91
конкуренцию не рассматривают как
(гибель). Хищник закономерно
вид симбиотических отношений.
крупнее своей жертвы (кроме тех
Следующая схема отношений –
хищничество – поедание одного
редких случаев, когда охота ведется
сообща, в стаях).
организма (жертвы) другим
Четвертая схема отношений –
(хищником). При этом, популяции
аменсализм. Здесь популяция одних
хищника и его жертвы на отдельно
организмов подавляет популяцию
взятой территории очень тесно
других организмов, но при этом сама
между собой связаны, вызывая
не испытывает отрицательного
синхронные колебания численности.
воздействия. Примером могут
Растет численность популяции
служить микроорганизмы, которые
жертвы и популяция хищника
подавляют рост других
отвечает на это своим ростом, но
микроорганизмов, выделяя в среду
через некоторое время (с
антибиотики. Другой пример: могучий
задержкой). Падает численность
дуб, что угнетает травяной покров
популяции жертвы – сокращается
под своей кроной, выделяя
численность популяции хищника
аналогичные по действию
(опять же, с задержкой). В этой
химические вещества в почву. Мох
системе «хищник-жертва»
сфагнум, способный к
популяции регулируют
неограниченному росту,
численность друг друга.
подавляет цветковые
Конечно, данные
растения растущие на нём
отношения
(багульник, клюкву, осоку).
антагонистичны по своей
Между организмами мы
сути. Для хищника
видим четкую
результат подобных
однонаправленную связь.
взаимоотношений
Для одного организма
положителен, для
отношения не играют
жертвы – отрицателен
никакой роли
92
Виды симбиозом между живыми организмами
1. Хищничество. Львы и убитый ими буйвол. Фото: Luca Galuzzi
(нейтральны), для другого результат
поселяющиеся на коре березы; акула
отношений приводит к угнетению.
и рыба-прилипала, питающаяся с
Следующая схема отношений –
комменсализм. При таких
отношениях особи одной популяции
получают пользу от объединения, а
особям другой популяции это
объединение безразлично. Примеры:
водоросли, лишайники и мхи,
барского стола; насекомые, жабы и
ящерицы, поселяющиеся в норах
сурка; птицы-дуплогнёздники
заселяющие старые дупла дятла;
плоды и семена репейника на шерсти
собак (распространение семян
растений животными). Для одного
организма отношения не играют
93
никакой роли (нейтральны), для
другого результат отношений
положителен.
Протокооперация – еще одна схема
отношений при которой совместное
существование выгодно, но не
обязательно для сожителей.
Классический пример: ракотшельник и актиния; человек и
непатогенные бактерии кишечника.
Отношения между организмами
необязательны, но, в случае их
возникновения, полезны обоим
особям. В первом случае, рак
получает дополнительную защиту
(щупальца актинии ядовиты), а
актиния – объедки с «барского»
стола и транспортировку. Во втором
случае, кишечные бактерии
помогают человеку усваивать ряд
витаминов, питаясь вместе с ним.
В отличии от протокооперации –
мутуализм – отношения, при
Дупла в стволе сосны, выдолбленные большим
пёстрым дятлом. Энергия, затраченная дятлом,
не пропадёт даром. С достаточной степенью
вероятности, эти дупла будут заняты птицамидуплогнёздниками: мухоловкой, горихвосткой,
лазоревкой. Дом уже почти готов - не нужно
тратить дополнительную энергию на его
постройку
94
которых два разных организма
Связь устойчивая при её
получают преимущество от
образовании, двухсторонняя.
совместного существования и не
могут существовать друг без друга.
Примером могут стать орхидеи и
радужные пчелы, опыляющие их;
фиговое дерево и опыляющие их осы;
термиты и многожгутиковые
простейшие, обеспечивающие
усвоение клетчатки; жвачные и
инфузории, служащие сходным
целям; орхидеи и грибы, помогающие
прорастанию их семян.
Мы описали многие схемы симбиозов
между живыми организмами. Можно
назвать ещё одну – паразитизм.
Примеры паразитизма
многочисленны и разнообразны:
человек и ленточный червь в его
кишечнике; собака и клещ на её
коже; паразитические растения,
лишенные хлорофилла и
присасывающиеся к корням других
растений. Для паразита результат
данных взаимоотношений безусловно
Паразитизм – явление широко
распространённое в природе, но
крайне сложное и малоизученное. На
проблеме паразитизма мы более
подробно остановимся в следующем
разделе.
Различные формы симбиозов
(биологических отношений между
организмами) способствуют
увеличению разнообразия
организации жизни и могут являться
важными факторами её эволюции.
Растения, животные,
микроорганизмы и грибы тесно
взаимодействуют между собой,
преследуя одну единственную цель:
эффективно распределить энергию,
полученную от Солнца и
максимально полно её использовать,
учитывая факт колоссальной потери
энергии при её переносе с одного
трофического уровня на другой.
положителен, для хозяина – может
быть отрицательным (вплоть до
угнетения и гибели). Хозяин
закономерно крупнее паразита.
95
Паразитизм: на вершине адаптаций
Паразитизм, как форма
симбиотических отношений между
живыми организмами – явление
Эктопаразитические перьевые клещи Ptiloxenus
major с оперения водоплавающих птиц поганок.
Слева направо в порядке взросления: личинка,
протонимфа, телеонимфа, самка, самец
чрезвычайно частое в биосфере. По
симбиотических отношений» (2008 г.)
разным данным, число паразитов
приводятся следующие цифры: среди
составляет 50-60% от общего числа
37 типов животных, представители
открытых ныне видов живых
4-х полностью ведут паразитический
существ. Сведения о паразитах среди
образ жизни, 8 типов представлены
различных таксонов сильно разнятся.
как паразитами, так и
В книге В.А. Ройтмана и С.А. Беэра
свободноживущими формами, в 25-
«Паразитизм как форма
ти типах паразитизм не отмечается.
96
Среди высших цветковых растений
Достаточно сказать, что к паразитам
около 3 тысяч видов из 15-ти
относят все вирусы и многие группы
семейств ведут паразитический
бактерий, а простудой современный
образ жизни. При этом не во всех
человек болеет очень часто.
систематических группах возможен
учёт паразитов из-за слабой
изученности самих таксонов. Особое
внимание нужно обратить на тот
факт, что не известно ни одной
группы живых организмов, которая
бы отошла от паразитизма и
вернулась к свободному образу
жизни.
С другой стороны, можно говорить о
том, что тело современного
городского жителя относительно
очищено от сложных многоклеточных
форм паразитов. Сказываются
развитые технологии производства
продуктов питания, всесторонний
санитарный контроль. Так же нужно
учесть огромное количество
Если вы думаете, что ваше тело
консервантов, антибиотиков и иных
свободно от паразитов – вы глубоко
химических ядов, которые мы
заблуждаетесь. В той или иной
потребляем с пищей и водой,
форме они присутствуют в наших
вдыхаем с воздухом.
телах всегда. Заветная надпись
Неблагоприятная экологическая
«Яйца глист не обнаружены» – не
обстановка становится залогом
окончательный медицинский диагноз.
меньшей нагруженности наших тел
Это свидетельство того, что не
паразитами. Как живые существа,
обнаружено яиц наиболее
очень восприимчивые к токсинам,
распространенных паразитических
паразиты не выносят тех ядов,
кишечных червей, но не констатация
которыми мы себя пичкаем.
факта отсутствия паразитов в целом.
Получается ли так, что паразиты –
Они могут обитать не только в
своеобразные индикаторы чистоты
полостях нашего тела, подобных
окружающей среды?
кишечной, но и в тканях, органах,
клетках, на поверхности наших тел.
Если мы возьмем любую природную
популяцию животных, то паразиты
97
обязательно там будут. В 2007 году, в
основополагающим
течении месяца, я принимал участие
при описании
в научно-исследовательской
паразитарных
экспедиции Омского НИИ
систем? Проще
природноочаговых инфекций.
говоря: всегда ли симбиоз хозяина и
Производился анализ распределения
паразита имеет отрицательные
мышей полевок в биотопе, делались
последствия для хозяина? Например,
предварительные выводы об их
есть некоторые данные о том, что
активности, перемещениях на
паразитические черви способны
учётных площадках. По окончании
ускорять рост и развитие своих
периода наблюдений, полевки
хозяев, стимулируют и
отлавливались и вскрывались. В
поддерживают иммунную систему.
частности, выполнялся осмотр
Данные отрывочны, но их достаточно
кишечника на наличие в нём
для того, чтобы начать обсуждать
паразитических червей.
возможность полезного влияния ряда
Подавляющее большинство полёвок
паразитов на их хозяев.
оказалось заражено червями. При
Граница пользы и вреда серьезно
этом наиболее заражённые особи
размыта, когда мы говорим о
были так же активны на исследуемом
паразитизме. Не хватает точных
участке, как и менее заражённые.
данных о взаимосвязи метаболизмов
Они успешно продолжали потомство
(обменов веществ) каждого
и активно добывали корм. Их органы
компонента системы «паразит-
не отличались существенно от
хозяин».
органов относительно «здоровых»
мышей и, в целом, они выглядели
вполне упитанно. Они были не менее
живыми, чем остальные.
Например, в кишечниках каждого из
нас обязательно присутствует
бактерия кишечная палочка
(Escherichia coli). В норме её наличие
Невольно возникает вопрос: может
полезно для процессов пищеварения
ли критерий «вреда» быть
человека. Она помогает нам
98
усваивать ряд питательных веществ и
научились подстраивать свой
витаминов, не даёт развиваться
жизненный цикл под жизненные
вредной микрофлоре. Однако, стоит
циклы всех их многочисленных
E. coli попасть в другие органы и
хозяев, причем сразу на
полости тела человека, и она
биохимическом и генетическом
переходит к паразитизму, становясь
уровнях.
патогенным организмом.
Вирулентные (генетически
изменённые) штаммы E. coli могут
вызывать гастроэнтериты,
воспаление мочеполовой системы,
менингит у новорожденных.
Например, эндопаразитические
кишечные ленточные черви рода
Ligula связаны сразу с тремя
хозяевами. Из яйца в воде выходит
личинка, покрытая ресничками и
активно передвигающаяся. Её
Паразиты, эволюционируя совместно
проглатывают веслоногие рачки,
со своими хозяевами, выработали
которые становятся первыми
огромное количество адаптаций к той
промежуточными хозяевами червя.
среде, в которой они существуют.
Длина тела большинства из них не
Для большинства паразитов, это не
превышает 5 мм. В теле рачка
только адаптация к тому органу
личинка теряет реснички и
хозяина, в котором они обитают.
удлиняется, питаясь за счёт хозяина
Многие паразиты со сложными
10-15 дней.
циклами имеют ряд промежуточных
хозяев из совершенно разных
таксономических групп (например,
среди микроскопических рачков, рыб
и птиц). К особенностям каждого типа
метаболизма нужно приспособиться!
Для продолжения развития личинка
должна попасть в кишечник
пресноводной рыбы. Рыба
проглатывает рачка и таким образом
личинка попадает в полость кишки.
Из кишечника личинка проникает в
Паразиты, в плане адаптаций –
полость тела и более чем за 400 дней
настоящие виртуозы планеты. У них
развивается в личинку следующей
есть чему поучиться. Паразиты
стадии развития. Личинка версии 2.0
99
характеризуется очень крупными
Птицу называют основным хозяином
размерами и выглядит очень схоже
паразита, т.к. именно в её теле
со взрослым червём. Брюшко у рыбы
развиваются половозрелые особи
раздувается, больная особь
червя.
держится у поверхности воды и
становится легкой добычей птицы.
Птица съедает заражённую рыбу.
Обратите внимание: на разных этапах
развития червь выработал адаптации
к биохимии и физиологии
В кишечнике рыбоядной птицы
беспозвоночного, рыбы и птицы –
личинка быстро, за 2-5 дней,
организмов совершенно разных
становится половозрелой и
таксономических групп. Червь
продуцирует огромное количество
«знает» основные трофические цепи
яиц. Яйца вместе с экскрементами
в заселяемой им экосистеме. Он
птицы попадают обратно в воду,
«понимает», что рыбы питаются
чтобы повторить цикл развития,
веслоногими рачками, а рыбой –
который мы описали выше. Круг
чайки и поганки. Конечно, это
замыкается.
☟
Используйте скроллинг для прокрутки
содержимого окна
Иксодовые клещи: вред или благо?
Иксодовый клещ. Фото: Thomas Bresson
Экология учит нас, что всё на этом свете происходит не
случайно, а закономерно. Всё на этой планете связано со
всем. Природа знает лучше, чем человек. И ярким тому примером
является паразитизм.
Почему-то, но у большинства людей при слове паразит возникает стойкое
отвращение. Возможно, это эффект от просмотра многих однообразных
популярных видеопередач о паразитах, где они представлены
исключительно в неприятном свете: как причина многих опасных
заболеваний человека.
100
«знание» и «понимание»
приносит столько неприятностей.
выработалось миллионами лет
Есть данные, что перед перелётом
совместной эволюции паразита и его
птицы естественным образом
хозяев.
избавляются от гельминтов, оставляя
Развиваясь в рыбе, червь давит на её
внутренние органы и выделяет
токсины, поражающие нервную
систему хозяина. Рыба беспомощно
на гнёздах целые кучи копошащихся
паразитов. Механизмы этого
процесса до сих пор остаются до
конца не изученными.
барахтается у самой поверхности
Паразиты выстроили целую систему
воды, становясь простой добычей
взаимодействия с самыми
для птицы. При этом птице – своему
разнообразными организмами на
основному хозяину – паразит не
планете. Если кто что-то понимает в
Пастбищный клещ
Знакомьтесь, пастбищный клещ – переносчик возбудителей риккетсиоза,
лихорадок, энцефалита, чумы, туляремии, бруцеллёза
101
тонкостях функционирования
хлоропластов –
экосистем на нашей планете – так это
результат
паразиты.
паразитических
В принципе, нет ничего особенного в
явлении паразитизма. Живые
существа – открытые системы. Они
открыты не только для поступления
отношений между
древними
группами
одноклеточных животных.
веществ и энергии, но и для
Наконец, микроскопические
паразитов. При этом, паразиты часто
паразиты, относительно безопасные
связывают совершенно разные виды
для коренного населения Земли,
живых существ, обеспечивая внутри
могут стать нашим биологическим
создаваемой ими паразитарной
«оружием» в борьбе с
системы свои потоки веществ,
инопланетными захватчиками.
энергии и информации.
Последний факт не оставляет
Мы относимся к эукариотическим
организмам: внутри наших клеток
сомнений по вопросу значимости
паразитизма в жизни планеты.
есть обособленное ядро с ДНК.
Помимо ядра, в цитоплазме клеток
обязательно присутствуют
митохондрии – своеобразные
энергетические станции клетки. А в
клетках растений есть ещё и
хлоропласты, содержащие
хлорофилл и обеспечивающие
процесс фотосинтеза. Возможно,
происхождение ядерной эукариотной
клетки и наличие в клетках вполне
самостоятельных в генетическом
отношении митохондрий и
102
Самоконтроль
Вопрос 1 из 10
Биотические отношения организмов, при
которых совместное существование
выгодно обоим сожителям, но не
обязательно
A.
мутуализм
B.
протокооперация
C.
комменсализм
D.
хищничество
Проверить ответ
103
5
Живое и мёртвое
«Мы покинем этот мир,
чтобы дать возможность
жить другим»
– документальный фильм «Генезис»
Вещества биосферы
Два основных типа веществ
составляют плёнку биосферы,
покрывающую нашу планету снаружи
и определяют уникальный внешний
вид Земли из космоса. Это косная
материя (неживая природа:
минералы, вода и большая часть
газов атмосферы) и живая материя
(совокупность живых существ,
населяющих планету). Живые
организмы состоят из тех же атомов
Живая материя тесно соседствует с неживой,
способствуя её трансформации в более удобный
субстрат для жизни – почву
химических элементов, из которых
состоят многие минералы. Некоторые
атомы химических элементов в
живых телах сконцентрированы в
большей степени, чем в неживой
природе. Эти химические элементы
мы назвали биоэлементами, отнеся к
ним углерод, кислород, водород,
азот, фосфор и серу. Особенность
105
химического устройства атомов
себя или вас, или, даже – всё
данных химических элементов
человечество. Под «мы» я понимаю
обусловили их годность в живых
вообще всё, что живёт в настоящее
системах.
время на планете. В том числе и
Из воды наши тела состоят более чем
на 70%, а это вещество чрезвычайно
широко распространено в неживой
природе. Когда учёные пытаются
паразитов. Всю цельную и
неразделимую систему живого
вещества, крошечной частью
которого является человек.
определить, есть ли жизнь на другом
Давление жизни испытывают не
небесном теле, они в первую очередь
только верхние слои Земли, но и
ищут воду, предполагая, что жизнь на
ближний космос. 1957 год – запуск
разных планетах устроена сходно.
первых искусственных спутников
Мы, как живые системы, не просто
берём из внешней среды вещества –
мы активно их изменяем,
осуществляя сложно катализируемые
биохимические реакции. Если в
неживой природе процесс идёт – то
тысячелетиями. В наших телах счёт
идёт на минуты. Мы целые фабрики
по потреблению, глубокой
переработке и выделению веществ.
Более трёх миллиардов лет мы
крутим на планете шарманку жизни,
питаясь энергией Солнца. Мы
проникаем всё глубже в литосферу,
выходим в открытый космос,
Земли. 1961 год – полёт Юрия
Гагарина. 1965 год – выход в
открытый космос Алексея Леонова.
1969 год – высадка Нила Армстронга
на Луну. 1970 год – достигли
поверхности Венеры. 1971 год –
впервые достигли поверхности
Марса. 1972 год – запуск
беспилотного космического аппарата
«Пионер-10». В 1983 году станция
миновала орбиту Плутона и покинула
пределы Солнечной системы. 2012
год - успешное десантирование
марсохода Curiosity на поверхность
Марса.
преодолевая земное притяжение. Я
Давление жизни – замечательный
пишу «мы» не имея в виду только
процесс и удивительно тонко
106
Алюминиевая пластинка на борту беспилотного
космического аппарата «Пионер-10» –
своеобразное послание человечества другой
жизни во Вселенной. На ней изображены:
молекула водорода, две человеческие фигуры,
относительное положение Солнца в Галактике и
траектория полёта аппарата в Солнечной
системе
подобранный термин для его
обозначения. В основе уникального
явления – стремление жизни
Автопортрет марсохода Curiosity (Марс, 2012 год)
получить максимум энергии для
явления: оставьте продукты в вашем
осуществления метаболизма.
холодильнике без присмотра на
Ярусность в лесу – яркое тому
неделю-другую. Жизнь разовьется
подтверждение. Немного света
даже в условиях пониженной
остается в глубине леса, но и здесь
температуры, недостатка света и
находятся растения,
кислорода! Проще говоря – ваши
приспособившиеся к таким условиям.
продукты испортятся. Оставьте без
Все многочисленные отношения
внимания свой садовый участок на
между живыми существами –
пару летних месяцев. Тут же
следствие давления жизни. Или
давлением жизни все капризные
другой пример удивительного
культурные сорта будут вытеснены и
107
уничтожены
Биогенные вещества – вещества
неприхотливыми
возникшие от живых тел и
сорняками.
подвергшиеся переработке. К
Ещё более
неприхотливы
бактерии. Например,
NASA в 2010 году
объявило о бактерии,
найденной на дне соленого озера
Моно в Йосемитском национальном
парке Калифорнии, для которой
биогенным веществам традиционно
относят известняки, торфы,
каменные угли, природный газ и
нефть. Человеку далёкому от
естествознания сложно представить,
что все перечисленные выше
полезные ископаемые когда-то были
растениями и животными.
соединения мышьяка являются
Известняк состоит преимущественно
естественной и необходимой средой
из остатков раковин морских
для жизнедеятельности.
животных и их скелетов. Миллионы
Ключевыми веществами биосферы
являются косное (неживое) и живое
вещества. Помимо данных веществ,
автор учения о биосфере В.И.
Вернадский выделял ещё несколько
лет панцири и скелеты, содержащие
карбонат кальция, после смерти
морских животных оседали на дно и
исключались из прямой циркуляции
веществ в биосфере.
типов состояний, среди которых нас
Ископаемое природное топливо
интересуют, в первую очередь,
формировалось сходно. Всё это –
биогенные и биокосные вещества.
растительные и животные останки, не
Первые важны для человека, как
разрушенные редуцентами до
социального существа с развитой
исходных простых неорганических
экономикой. Вторые – важны для
веществ. Например, нефть – гарант
всех нас, т.к. через них происходит
экономического благополучия (или –
частичный возврат химических
нестабильности?) многих государств
элементов в неживую природу.
и наиболее важный энергетический
ресурс современности.
108
Образование нефти – крайне
Так возникала нефть в том виде, в
длительный процесс. Он может
котором мы её привыкли видеть.
продолжаться сотни миллионов лет.
Часто, из-за высокого давления в
Считается, что в основе нефти –
глубине литосферы,
микроскопические животные и
сформировавшаяся нефть
водоросли древнего, тёплого и
выталкивалась в более высокие
сравнительно мелководного океана,
горизонты, заполняя имеющиеся
которые после своей гибели
пустоты (коллекторы). Биогенная
осаждались на дно с огромной
природа нефти убедительно доказана
скоростью, превышающей скорость
при сравнении стабильных изотопов
их естественного разложения
углерода в полезном ископаемом,
редуцентами. Продуктивность
органическом веществе пород и
биосферы в то время была
телах живых организмов.
колоссальной. Массы
нерасщепленной органики
накапливались и, в скором времени,
погребались под слоями
минеральных пород неживого
происхождения – сланцев и соли.
Постепенно бывшие водоёмы
пересыхали и, с движением
континентальных плит, оказывались
на суше. Масса органических
остатков обезвоживалась и
уплотнялась в среде недоступной
кислороду. Затем происходило
плавное опускание пласта вглубь
литосферы на глубины более 4,5 км,
сопровождающееся постепенным
подъёмом температуры и давления.
Удивительно, как многообразно
проявление живого вещества в
биосфере! Его давление чувствуется
повсюду. Оказывается, не только
известняки и горючие ископаемые –
продукты живого вещества.
Практически все месторождения
фосфоритов имеют органическое
происхождение. Основную роль в
концентрации марганца и железа в
донных осадках играют
железобактерии – микроскопические
организмы. Даже кислород в составе
современного нам воздуха –
биогенный продукт! До первых
фотосинтезирующих организмов
109
атмосфера Земли была
лакомые кусочки давно прошедшего
восстановительной. Кислород, как
застолья – горючие ископаемые
побочный продукт фотосинтеза,
(нефть, каменный уголь, природный
превратил атмосферу в
газ).
окислительную, тем самым изменив
химический состав и структуру
многих минералов и газов; сделав
возможным процесс кислородного
дыхания, а значит – обеспечив
существование на поверхности
Земли сложных органических форм
жизни, включая человека.
Теперь перенесёмся на многие
миллионы лет в будущее. Достигла
апогея и исчезла человеческая
«цивилизация». Возможно, от удара
метеорита или по собственной
глупости (что более вероятно). Может
быть – телепортировалась в 8-е
измерение. И прилетели на планету
Если понимать человеческое
зелёные человечки – братья по
общество как неотъемлемую часть
разуму. Что обнаружат они на нашей
современной биосферы, то в эту же
планете, помимо восстановившихся
группу биогенных веществ можно
после катастрофы простых форм
отнести многообразные
жизни? Не поверите – огромные
неорганические и органические
соединения, синтезируемые
современной химической
промышленностью.
Давайте немного
пофантазируем – это
бывает полезным. В
прошлые геологические
эпохи на планете
было невиданное
торжество жизни и
нам (человечеству) достались
залежи твердых бытовых отходов –
повсюду: в верхних слоях
литосферы, океане, космосе.
Залежи мусора,
погребенные под
минералами и горными
породами – это то, что
останется после нас. Всё
остальное развеется в
пыль. Культура и
искусство окажутся не
столь долговечны, как
110
твёрдые бытовые отходы,
содержащие пластик и бог весть еще
какие «уникальные» для биосферы
Земли вещества. Возможно, зелёные
человечки останутся разрабатывать
обнаруженный пластик точно так, как
мы сейчас добываем уголь и нефть.
Последняя группа веществ
биосферы, на которой мы
остановимся – биокосные вещества.
Сюда относят вещества, в
образовании которых на равных
участвуют элементы косной и живой
природы.
Биокосное тело – почва – образуется
за счёт двух основных процессов:
выветривания горных пород и
жизнедеятельности организмов.
Почвы во многом определяют состав
гидросферы и атмосферы Земли,
Почвы – идеальный субстрат для
Почва начинает образовываться на поверхности
гранита. Мох выделяет кислоты,
способствующие разрушению минерала. Кроме
того, почву формируют разлагаемые
редуцентами отмершие части мха
продуцентов, о значении которых в
самостоятельной
жизни планеты мы говорили не раз. В
естественноисторической науки,
почвах содержатся все необходимые
является выдающийся русский
для жизни продуцентов минеральные
ученый Василий Васильевич
вещества, вода и микроорганизмы.
Докучаев. Именно он впервые
избирательно накапливая в себе
химические элементы и соединения.
Основателем почвоведения, как
111
показал, что географическое
распространение почв на
поверхности Земли так же
закономерно, как распространение
растений и животных, ведь почва
могла возникнуть только после
появления живых организмов и
формировалась под их влиянием.
Энергетическая основа
почвообразовательного процесса всё
та-же – солнечная радиация,
действующая через живые системы.
Мёртвые минеральные соединения
трансформируются в органические
вещества живой материи, а
последняя, отмирая и разлагаясь,
снова переходит в неорганическое
измененное состояние. В ходе этого
процесса, на границе живого с
мёртвым, формируются плодородные
почвы.
Аналогом почвы в водоёмах можно
считать илы – горная порода из
смеси минеральных и органических
веществ.
Т.о. косное, живое, биогенное и
биокосное вещества являются
основными в биосфере Земли.
112
Биогеохимические циклы
Мы попытались отделить живое от
неживого и пришли к выводу, что с
точки зрения экологии, живое – это
такое состояние материи, для
которого взаимоотношение со
средой не причина разрушения, а
необходимое условие
существования. Это связано с тем,
что любая живая система – открытая
система, активно обменивающаяся с
Клетки сенной палочки (Bacillus subtilis) –
аэробной почвенной гнилостной бактерии.
Источник: wikipedia.org
энергией. Живому организму
постоянно требуется колоссальная
энергия, чтобы снижать уровень
энтропии (беспорядка) в своей
системе. Иначе – гибель и
разложение, рассеивание атомов в
среде!
окружающей средой веществом и
113
В замечательном франко-
живым организмам, позволяет
итальянском документальном
ускорить биохимические процессы в
фильме «Генезис» (2004 год)
их телах во много раз. Вещества
режиссеров Клода Нуридзани и Мари
движутся через живые тела быстро,
Перену так сказано об атомах, из
отдавая максимум энергии,
которых сложены наши тела – тела
необходимой на поддержание жизни.
живых организмов: «Сегодня они
танцуют с нами, но пройдет короткий
век и эти же атомы будут танцевать и
петь уже с другими живыми
организмами: в крыле пчелы, коре
деревьев, в ворсинке блохи. Может
быть, окажутся среди облаков в небе.
А мы покинем этот мир, чтобы дать
возможность жить другим».
Если рассмотреть круговорот
веществ и энергии в целом, то
получается достаточно простой
механизм. Энергия солнечного света
усваивается продуцентами. Получая
необходимые вещества из геосфер
Земли, продуценты производят
органическое вещество, которое
затем переносится по трофической
Жизнь – постоянный активный обмен
цепи прямо к редуцентам. Последние
веществами. Проследить путь
данное органическое вещество
веществ в живых системах можно и
разрушают до исходных
на клеточном и на организменном
компонентов, формируя, например,
уровне, но наиболее наглядно и
почвы наземных экосистем. Через
полно круговороты (циклы) веществ
почвы и геосферы планеты растения
раскрываются на уровне экосистем.
вновь получают необходимые
Под экосистемой мы понимаем
вещества для продукции органики.
систему компонентов живой и
неживой природы, тесно
взаимосвязанных между собой и
определяющих возможность
круговорота веществ и энергии.
Свойство автокатализа, присущее
Вот что написано в Яджур-Веде,
одной из четырёх индуистских Вед –
сборнике самых древних священных
писаний: «О учёная и терпимая душа,
после странствий в водах и растениях
личность попадает в утробу матери и
114
кремации, смешавшись с огнем и
землей для нового рождения и найдя
прибежище в материнском чреве, ты
рождаешься вновь. О душа, достигая
чрева вновь и вновь, ты безмятежно
покоишься в материнском теле как
ребёнок, спящий на руках у матери».
Пусть и витиевато – но это снова о
глобальном круговороте веществ,
роли Солнца и продуцентов в данном
процессе, всюдности и
непрерывности жизни на нашей
А
Б
В
Г
Энергетический баланс планеты: около 30%
солнечного излучения не достигает поверхности
Земли, отражаясь от облаков обратно в космос
(А); 20% солнечной энергии уходит на испарение
воды и перемещение воздушных масс в верхних
слоях атмосферы (Б); 50% солнечной энергии
поглощается веществом планеты и
переизлучается в атмосферу от нагретых
поверхностей (В). Благодаря переизлученной
энергии и плотной атмосфере Земли, средняя
температура у её поверхности составляет не
-18°C, а +13°C. И только около 0,1% солнечной
энергии, достигающей поверхности Земли,
используется фотоавтотрофами: зелёными
растениями и цианобактериями (Г)
рождается вновь и вновь. О душа, ты
рождаешься в теле растений,
деревьев, во всем, что сотворено и
одушевлено, и в воде. О душа,
сверкающая подобно солнцу, после
планете.
Т.о. живые существа рождаются,
растут и постоянно гибнут, рассеивая
накопленные в их телах атомы. Эти
атомы часто входят в состав почвы
или геосфер Земли, а могут войти в
состав тел вновь рожденных
организмов.
Жизнь вечна и непрерывна по своей
сути. Это цельный организм,
живущий в гармонии своих частей.
Можно не верить в реинкарнацию, но
невозможно отрицать постоянный
поток веществ через систему живых
путём «наследования» веществ одних
организмов другими. Как мне
кажется, в различных направлениях
115
3
1в
2а
1б
1
2
2б
1а
2в
4
Упрощенная схема биосферы. Условные обозначения: 1 - косное вещество (1а - литосфера; 1б гидросфера; 1в - атмосфера); 2 - живое вещество (2а - продуценты; 2б - консументы; 2в - редуценты);
3 - биогенные вещества; 4 - биокосные вещества. Работа биосферы возможна только при двух
основополагающих условиях: 1) постоянно поступающая на Землю энергия Солнца; 2) наличие
активных открытых живых систем – организмов во всем многообразии связей между ними
индуизма и буддизма очень верно
замечание, пусть и высказанное с
подметили, что после смерти одного
наивностью, присущей человеку того
тела жизнь продолжается в новом.
времени.
Происходит это на уровне
химических элементов. Это очень
правильное и точное экологическое
Рассмотрев упрощенную схему
общего круговорота веществ, нам
может показаться, что круговорот
116
этот замкнутый и все 100% веществ,
все это ведь тоже «отходы» прошлых
усвоенных «живой» частью системы,
биосфер. Секрет природы не в том,
отдается обратно в среду, откуда
что она безотходна, а в том, что
вновь захватываются телами живых
неизбежные отходы так захоронены и
организмов. На самом деле это
в таком виде, что они не оказывают
далеко не так.
вредного воздействия на природу на
Известный российский
популяризатор и систематизатор
будущих этапах ее развития. Если,
конечно, не вмешивается человек».
экологической науки Николай
Непрерывная циркуляция химических
Фёдорович Реймерс пишет в статье
элементов в биосфере по более или
«Мифы и утопии в экологии» (1988
менее замкнутым путям называется
год, журнал «Наука и жизнь», №7):
биогеохимическим циклом.
«Откуда пришел миф о
Необходимость такой циркуляции
безотходности экологических
объясняется ограниченностью
систем теперь, пожалуй, никто
не вспомнит. Возможно, он
как-то связан с
запасов химических элементов
на нашей планете. Чтобы
обеспечить бесконечность
представлениями о
жизни, биоэлементы и
круговороте веществ в
прочие химические
природе. Говорят, в природе
все утилизируется. Нет, не все.
элементы должны
совершать движение по кругу,
При полной утилизации не
используясь в живых телах
формировались бы почвы, не
многократно. Круговорот
отлагались бы торфы. Если бы
каждого химического элемента
биосфера была «безотходной»,
является частью общего
так откуда взялись бы все
грандиозного круговорота
биогенные осадочные породы –
веществ на Земле, все
мелы, известняки, мраморы и
другие? Уголь, нефть, сланцы –
круговороты тесно связаны
между собой.
117
Роль живых существ в циркуляции
В биогеохимических круговоротах
химических элементов чрезвычайно
различают две части: а) резервный
велика. Достаточно сказать, что все
фонд – огромная масса, движущихся
газы современной атмосферы
веществ, не связанных с
(кроме, пожалуй, азота и
организмами; б) обменный фонд –
благородных газов) можно назвать
значительно меньший, но весьма
производными живого вещества. Уже
активный, обусловленный прямым
2,8-2,5 млрд. лет назад биосфера
обменом биоэлементов между
взяла под контроль круговорот серы,
организмами и их непосредственным
а чуть позже – карбонатов (ионов
окружением. Повторимся, что
CO32-).
подавляющее большинство
Круговорот веществ требует энергию
на свое осуществление.
Единственным доступным и, в
ближайшем человеческом будущем,
неиссякаемым видом энергии
является энергия нашей звезды –
Солнца. Мы уже знаем, что связанная
циклических процессов происходит
за счет расхода энергии химических
связей органических соединений. И
лишь один единственный процесс не
тратит, а наоборот, связывает
солнечную энергию и даже
накапливает ее – фотосинтез.
в органических веществах энергия
Чтобы понять суть биогеохимических
только уменьшается при
круговоротов веществ, нужно
перемещении по трофическим
проанализировать круговороты
уровням (правило 10%), большая ее
самых распространенных атомов
часть отдается назад в окружающую
элементов, которые мы назвали
среду в виде тепла. Таким образом,
биоэлементами. Это углерод (C), азот
биосфера может быть устойчивой
(N), фосфор (P), сера (S), кислород (O)
только при условии постоянного
и водород (H). Именно из этих атомов
круговорота веществ и достаточного
преимущественно состоят наши тела,
притока солнечной энергии.
тела живых организмов.
118
Рассмотрим круговорот углерода (С)
возвращается в атмосферу. Сами
– элемента, лежащего в основе
организмы рано или поздно
любой органической молекулы.
неизбежно гибнут. Углерод
Резервный фонд углерода находится
содержится в их мертвых телах.
в атмосфере, где он представлен
Неживое органическое вещество
оксидом углерода IV (углекислым
усваивается редуцентами. В
газом, CO2). Источником первичной
процессе гниения дополнительное
углекислоты биосферы является
количество углекислого газа и паров
вулканическая деятельность.
воды возвращается в атмосферу.
Достаточное количество углекислоты
Однако, значительная часть
выделяется при разнообразных
органических веществ,
окислительных процессах в живых
минерализуясь, превращаются в
организмах, а так же при гниении их
ископаемое топливо, например –
тел. Биогеохимический цикл углерода
нефть. О механизме её образования
– яркий пример замечательных слов
мы говорили раньше. Эта часть
Н.Ф. Реймерса о неполной
углерода, по идее, никогда не должна
замкнутости круговоротов веществ.
была вернуться в биогеохимические
Итак, большая часть атомов углерода
находится в виде молекул
углекислого газа в атмосфере.
циклы экосистемы. Она надежно
захоронена под значительным слоем
осадочных пород.
Углерод углекислого газа
В то же время происходит
усваивается продуцентами в
постоянное растворение углекислого
процессах фотосинтеза. Дальше
газа атмосферы в водах мирового
происходит передача углерода по
океана с образованием анионов
сетям питания. В телах консументов
угольной кислоты (HCO3-, CO32-). Этот
потребленное органическое
процесс аналогичен растворению
вещество окисляется в процессах
углекислого газа в любимых
дыхания до углекислого газа и воды.
освежающих напитках. Если в
Эта порция углекислого газа
напитках углекислый газ служит
119
энергия солнца
трофическая связь
дыхание
накопл. биоген. в-ва
роль человека
CO2
CO2
«Парниковый эффект»
продуценты
консументы
редуценты
электростанция
ископаемое
топливо
мёртвая
органика
Упрощенная схема круговорота углерода (C) – одного из самых важных биоэлементов
консервантом, то в биологических
Если рассмотреть влияние на цикл
системах эти анионы соединяются с
углерода человека, то в первую
катионами кальция (Ca2+) и
очередь оно проявляется в добыче и
используются для построения
сжигании ископаемого топлива.
скелетов. После гибели организмов
Сейчас углеводороды – основной
их скелеты формируют осадочные
источник энергии для продуцентной
породы: мелы и известняки (CaCO3).
функции человеческого общества.
Этот углерод так же надолго
При сжигании горючих ископаемых
извлекается из естественных
образуются колоссальные дозы
биогеохимических циклов.
дополнительного углекислого газа в
атмосфере. В естественных
экосистемах такого бы не произошло
120
никогда и существующие сейчас на
Хотя атмосфера на 78 % состоит из
планете системы оказались просто не
азота (N2), большинство живых
готовы к утилизации такого
организмов не могут усваивать его в
дополнительного количества
газообразной форме. Только
высвобожденного человеком
некоторые бактерии на суше и
углерода. Повышение концентрации
азотофиксирующие цианобактерии
углекислого газа в атмосфере может
фитопланктона в море преобразуют
ускорить естественные изменения
азот в усваиваемую растениями
климата на планете и привести к
форму нитритов – солей азотистой
преждевременной катастрофе. Это
кислоты (анионы NO2-).
явление называют «парниковым
эффектом». На нем мы подробнее
Фосфор (P) и сера (S) – элементы, в
остановимся позже.
биогеохимическом круговороте
Итак, углерод – биоэлемент
Цикл фосфора и серы – это циклы с
биогеохимический круговорот
резервным фондом в литосфере, где
которого протекает с резервным
они присутствуют в виде фосфатов и
фондом в атмосфере и гидросфере.
сульфатов.
Цикл явно не замкнутый:
значительная часть углерода
постоянно выбывает из «игры». И
лишь человеческая цивилизация,
пошедшая по пути использования
ископаемого топлива в качестве
основного энергоресурса, нарушает
сложившийся баланс в глобальной
которых нет газообразной формы.
Для повышения урожаев человек
использует фосфорные удобрения.
Моющие средства так же содержат
фосфор, который усиливает их
действие. Во-первых фосфаты
снижают жёсткость воды, связывая
ионы щелочноземельных металлов
экосистеме Земли – биосфере.
(Ca2+ и Mg2+) в комплексные
Азот (N) – важнейший компонент
самым облегчая работу моющих
многих органических молекул, таких
компонентов порошков. Во-вторых,
как нуклеиновые кислоты и белки.
фосфаты предотвращают повторное
соединения, растворимые в воде, тем
121
осаждение загрязнений на
которые разрушительно влияют на
обрабатываемую поверхность.
наземные и водные экосистемы.
Однако, фосфаты вредны для
окружающей среды и многие
европейские страны уже ограничили
содержание фосфатов в моющих
средствах.
Рассмотрев биогеохимические циклы
основных биоэлементов нельзя не
отметить титаническую работу самых
маленьких и самых многочисленных
представителей нашей планеты –
Фосфаты опасны из-за того, что при
бактерий. Те, кого мы никогда не
их изобилии в водоёмах начинается
видим, на самом деле – самые
взрывной рост одноклеточных
главные наши союзники и друзья. Без
водорослей. Водоёмы «цветут».
них был бы невозможен возврат
Когда водоросли отмирают,
химических элементов обратно в
редуценты не справляются с
экосистему и их повторное
переработкой отмерших частей, и
использование.
вода начинает плохо пахнуть,
избыточно насыщаясь органикой.
Кроме того, при разложении
отмерших водорослей расходуется
весь кислород и наступает замор
обитателей водоёма.
Только слаженная работа всех
компонентов экосистемы по
активному переносу веществ между
живой и неживой природой,
позволила сформироваться и
развиться разнообразному и
Человек активно вмешивается в
необыкновенно красочному миру
естественный биохимический цикл
Земли.
серы. Сжигание полезных
ископаемых, содержащих серу,
приводит к выбросам SО3 в
атмосферу. Оксиды серы (вместе с
другими кислотными оксидами),
растворяясь в дождевой воде,
формируют кислотные дожди,
122
Эволюция биосферы
Международный концерн Festo
является ведущим мировым
Электрическая чайка SmartBird. Фото: Festo AG &
Co. KG, CC-M, M. Kiemen
поставщиком пневматических и
результат работы человеческого
электро-механических систем для
интеллекта. В начале 2011 года
автоматизации производства
концерн Festo показал уникального
различных отраслей
робота – электрическую чайку
промышленности. Бывает, что
SmartBird, которая создана с учетом
инженеры Festo создают устройства,
тщательного анализа механизма
которые, как кажется, не найдут
полета живой чайки.
прямого применения, однако
Конструирование такого робота
интересны уже сами по себе, как
стало возможным за счет развития
123
одной из прикладных биологических
растёт, потребляя энергию и
наук – бионики – науки о применении
вещество в огромных количествах,
в технических устройствах и
вытесняя другие формы жизни.
системах принципов организации,
Возможно, это вполне естественный
свойств, функций и структур живой
процесс, только он слабо нами
природы. Человек повторил в
контролируем, а значит –
технике сложную биологию живого
представляет угрозу биосфере.
существа, заставив летать робота с
той-же плавностью и
эффективностью, что и настоящая
птица.
В.И. Вернадский понимал под
биосферой область нашей планеты,
в которой существует или когдалибо существовала жизнь и которая
SmartBird самостоятельно
постоянно подвергается или
поднимается в воздух, летает и
подвергалась воздействию живых
приземляется – это стало возможным
организмов. Биосферу называют
благодаря использованию
«плёнкой» на поверхности планеты.
бесколлекторного электродвигателя
Её максимальная толщина
и новейших материалов корпуса.
составляет всего 40 км. Это
Пожалуй, электрическая чайка – это
ничтожно малая величина. Толщина
то изобретение, которому, наверное,
биосферы в 300 раз меньше
позавидовал бы сам Леонардо да
диаметра Земли, в 35.000 раз меньше
Винчи.
диаметра Солнца, в миллиарды раз
Мы видим, что человек является
творцом систем, в точности
повторяющих биологические
системы. Человек все активнее
замещает собой природу. Термин
«давление жизни» вполне можно
применить к человеческому
обществу. Наша популяция активно
меньше диаметра Солнечной
системы. Я уже не говорю о
сравнении размеров биосферы с
размерами галактик и Вселенной.
Это несопоставимые величины. «Если
бы земной шар был величиной с
арбуз, то наше проникновение в него
измерялось бы десятыми долями
124
миллиметра», – пишет русский
биосфера не является неизменным
геохимик Александр Евгеньевич
объектом. Важным фактором этого
Ферсман.
развития являются сами живые
Биосфера ограничена в литосфере
высокой температурой; в гидросфере
– дном мирового океана; а в
атмосфере – озоновым экраном.
Конечно, защищенные формы жизни
(от спор грибов до космонавтов в
скафандрах) могут проникать далеко
за пределы атмосферы Земли. Мы
знаем, что человек активно
осваивает ближний космос. Это уже
не фантастика.
Участие каждого отдельного
организма в геологической истории
Земли ничтожно мало. Однако живых
существ на Земле очень много, они
обладают высоким потенциалом
размножения (особенно это касается
бактерий), активно взаимодействуют
со средой обитания и в конечном
счете представляют в своей
совокупности особый, глобальных
масштабов фактор, преобразующий
верхние оболочки Земли.
Все живое на Земле прошло
длительный путь развития – значит и
организмы. С момента своего
возникновения они расширяли
границы биосферы, изменяли её
состав. В результате их деятельности
за миллиарды лет появились новые
горные породы и полезные
ископаемые органического
происхождения, полностью
преобразована атмосфера Земли.
Ранее мы уже делали акцент на
изменении газового состава
атмосферы древней Земли и роли в
этом процессе фотосинтезирующих
организмов.
Как полагают геологи из
Университета Ньюкастла (Nature
Geoscience, март 2012 года) состав
атмосферы древней Земли колебался
между двумя относительно
устойчивыми состояниями – с низкой
и высокой насыщенностью
углеводородами, и основное влияние
на эти колебания оказывали
производящие метан бактерии. В
своей насыщенной органикой фазе,
атмосфера древней Земли
125
напоминала нынешнюю атмосферу
Титана – спутника Сатурна. Густой
туман из паров аммиака (NH3), метана
(CH4), азота (N2) и простых
органических веществ практически
полностью покрывал поверхность
планеты, вследствие чего разглядеть
её из космоса не было никакой
возможности.
Интересно, что Титан – единственное
космическое тело, для которого
доказано существование жидкости
на поверхности. Титан был
Титан – спутника Сатурна
обнаружен голландским астрономом
Позже в биосфере Земли появляются
Христианом Гюйгенсом в 1655 году, а
фотосинтезирующие бактерии,
уже в 2005 на поверхность спутника
вырабатывающие кислород как
прититанился беспилотный аппарат
побочный продукт своей
«Кассини-Гюйгенс».
жизнедеятельности. С их появлением
на Земле происходит кислородная
Титан больше Луны, поверхность его
катастрофа местного, регионального,
ровная и состоит из водяного льда и
а затем и глобального масштаба.
осадочных органических веществ.
Возникают отношения по типу
Возможно, под ледовым панцирем
аменсализма, когда продукт
имеются подземные водоёмы. Если
жизнедеятельности одних
жизнь есть на Титане, то она
организмов (кислород) становится
сосредоточена именно там, т.к. на
токсичен для многих анаэробов и
поверхности спутника температура
вынуждает их сократить численность
достигает -180°C. Весьма прохладно
или уйти вглубь земной коры.
для известных нам форм жизни.
126
Кислород практически сразу
Отметим ключевые вехи в развитии
расходуется на окисление горных
биосферы. Я предлагаю выделять три
пород, растворенных соединений и
основных:
газов атмосферы. Высокая
концентрация создаётся лишь
локально, в пределах т.н.
бактериальных матов – плёнок
«плесени» на поверхности минералов.
Древние бактериальные маты
становятся первыми биоценозами на
Земле.
После того, как поверхностные
породы и газы атмосферы
оказываются полностью
окисленными, кислород начинает
накапливаться в атмосфере в
свободном виде. В настоящее время
атмосфера состоит из азота,
кислорода, углекислого газа и
водяных паров. Как мы видим, не
только состав, но и соотношение
химических элементов значительно
(A) появление первых одноклеточных
организмов в эоархее (около 3,6-4
млрд. лет назад, может быть –
раньше) или катастрофа жизни;
(B) появление фотосинтезирующих
архебактерий в сидерийском периоде
палеопротерозоя (около 2,4 млрд. лет
назад) или кислородная
катастрофа;
(C) появление людей в четвертичном
периоде кайнозойской эры (примерно
2 млн. лет назад) или
антропострофа. Здесь мы с вами
взяли по одной части от двух
замечательных древнегреческих
слов: ἄνθρωπος (человек) и
καταστροφή (катастрофа).
изменились. Жизнь сыграла в этом
Все перечисленные события навсегда
ключевую роль.
изменили химический состав
Рассмотрим геохронологическую
шкалу – временную шкалу истории
Земли, применяемую в геологии и
палеонтологии. Это летопись истории
нашей планеты.
геосфер планеты. Одноклеточные из
эоархея превратили безжизненную
поверхность Земли в туманную
планету, в составе атмосферы
которой были метан и органика.
127
Фотосинтезирующие архебактерии
атмосферу Земли и процессы в ней
постепенно превратили
происходящие. Так были получены
восстановительную атмосферу в
некоторые органические молекулы.
окислительную, дав возможным
Впрочем – ничего убедительного.
развиваться жизни на поверхности
Косвенным подтверждением
Земли в сложные формы. Человеку
биогенеза является ключевой
мы посвятим отдельную главу.
постулат клеточной теории – клетки
Впрочем, уже понятно, что человек
живых организмов образуются
сильно изменил планету,
только от клеток (живое от живого).
перенаправив все её ресурсы на
Не обнаружено иного пути
обеспечение своих потребностей.
образования клеток на нашей
планете: как в настоящее время, так
Каждое из этих событий овеяно
и в прошлые геологические эпохи.
ореолом тайны. Например,
доподлинно неизвестно, каким
Однако, кое-что известно точно:
образом жизнь появилась на Земле.
живые организмы состоят из тех-же
Есть две группы гипотез: абиогенез
химических элементов, что и косное
(происхождение жизни от неживой
вещество: внутри нас есть минералы,
природы) и биогенез (происхождение
вода, газы. Сходство химического
живого от живого). В подтверждение
состава живого и косного веществ
абиогенеза, в разное время, учёными
строились и строятся «аппараты
Миллера» – экспериментальные
установки в которых моделируют
Геохронологическая история планеты Земля.
Одно деление временной шкалы – 100 млн. лет.
Схема дана по эонам (без разделения на эры и
периоды). На схеме обозначены ключевые вехи в
развитии биосферы
первичную
Первая жизнь
Гадей
4000
Кислородная катастрофа
Архей
3000
Протерозой
2000
Антропострофа
Фанерозой
1000
млн. лет
128
доказывает, что развитие сложных
Все три ключевые вехи в развитии
форм жизни протекало именно на
жизни можно назвать катастрофами
Земле. И в этом проявляется наша
для существующих систем.
эволюционная связь с неживой
Катастрофа жизни способствовала
планетой. Эволюционировали мы
накоплению в атмосфере паров
однозначно здесь, но вот
аммиака, метана, азота и простых
сформировались ли зачатки жизни
органических веществ. Вторая
на этой планете – большой вопрос.
катастрофа – кислородная – привела
Скорее всего, ситуация видится
к коренным изменениям химического
следующей: на планету были
состава среды, сделав её
привнесены извне функционирующие
окислительной. Антропострофа
цепи нуклеиновой кислоты РНК,
связана с глобальными
которые, используя материал
антропогенными изменениями химии
планеты, в ходе естественного
окружающей естественной среды.
отбора и борьбы за существование
создали все разнообразные формы
жизни, наблюдаемые сейчас.
Гипотеза замечательная, но не
объясняет, как жизнь появилась там,
Все три катастрофы наглядно
показывают нам теснейшую связь,
существующую между неживой и
живой природой.
откуда была привнесена на Землю. И
ещё: до сих пор не обнаружено
следов жизни как в ближнем, так и в
дальнем космосе.
Остаётся загадкой, как среди
гоминид (наиболее прогрессивных
приматов) инстинкт
трансформировался в разум,
интеллект?
129
Самоконтроль
Вопрос 1 из 10
Биосфера – это...
A.
микроэкосистема Земли
B.
однородный участок суши или
водоема, заселенный живыми
существами
C.
глобальная экосистема Земли
D.
система взаимодействующих
между собой живых организмов
Проверить ответ
130
6
Человек
«Человек есть род
обезьяньего выродка»
– Илья Мечников
Всё-таки – от обезьяны!
Мне всегда было интересно, откуда
есть пошел человек и почему это
существо настолько конфликтно со
всем, что его окружает: с природой,
«Венец эволюции» природы на планете Земля:
человек и его дальние родственники. Слева на
право: скелеты гориллы, шимпанзе, человека.
Экспонаты музея Зоологического института
Российской Академии Наук (г. Санкт-Петербург)
другими людьми и, даже – с самим
обсуждению современные данные
собой?
таких наук, как антропология (наука
Чтобы ответить на эти вопросы,
волнующие человека уже не одно
тысячелетие, нужно заглянуть далеко
в прошлое. Сегодня мы подключим к
о происхождении и эволюции
человека), этология (наука о
поведении животных), психология
(наука о поведении человека и
психических процессах). Конечно, не
132
оставим без внимания христианство,
как мировую религию, основанную на
жизни и учении величайшего
философа и гуманиста всех времён и
народов – Иисуса Христа, который,
вне всяких сомнений, был обычным
человеком. Настолько обычным,
насколько обычными могут быть
величайшие гении человечества.
Согласно одной из
мировоззренческих концепций, весь
окружающий мир, каким мы его
видим, был создан Творцом. Мы
называем это предположение
креационизмом. Конечно,
Фреска Сикстинской капеллы работы
Микеланджело. Бог есть и он справа
Солнечной системе и на планете
Земля. Но есть и проблемные
моменты современного
естествознания, которые не
объяснены наукой до сих пор, и на
которые креационисты справедливо
нам указывают:
1) если вся Вселенная на самом деле
возникла в результате Большого
взрыва, то что было до него и что
этот Взрыв спровоцировало;
2) насколько велика Вселенная и
креационисты глубоко
конечна ли она; является ли
заблуждаются, отвергая
Вселенная открытой системой, или
эволюционные процессы в нашей
это закрытая система, энтропия
133
(беспорядок) в которой постоянно
возрастает, а энергия – теряется;
3) насколько вероятно
существование жизни в других
5) как простые инстинктивные
программы трансформировались в
сознание современного человека и
что такое сознание;
уголках нашей Вселенной, или это
6) насколько реально всё, что нас
уникальное явление, свойственное
окружает и есть ли способы это
только нашей планете; насколько
проверить.
универсальны наши критерии,
описывающие живую материю,
если у нас перед глазами есть
лишь один пример – биосфера
Земли;
4) была ли возможной биохимическая
эволюция жизни на нашей планете
(синтез жизни из простых
неорганических веществ), если нет
– где и как ещё она могла
возникнуть;
Все эти вопросы современная наука
оставляет без ответов.
Если хотите больше узнать о
Большом взрыве и современных
взглядах физиков на устройство и
функционирование Вселенной –
рекомендую книгу Стивена Хокинга и
Леонарда Млодинова «Кратчайшая
история времени». Со взглядом
креационистов вы можете
познакомиться просмотрев
Нобелевские лауреаты о религии и боге
«Слово «бог» – для меня всего лишь проявление и продукт человеческих
слабостей, а Библия – свод почтенных, но все же примитивных легенд,
которые, тем не менее, являются довольно ребяческими. Никакая, даже
самая изощренная интерпретация не может для меня этого изменить. <...>
Я не верю в бога, который награждает и карает, в бога, цели которого
сцеплены с нашими человеческими целями. Я не верю в бессмертие души,
хотя слабые умы, одержимые страхом или нелепым эгоизмом, находят себе
пристанище в такой вере. <...> Этическое поведение человека должно
134
Наши дальние родственники из подсемейства Гоминин
Карликовый шимпанзе (Pan paniscus). Фото: Ltshears (wikimedia.org)
псевдонаучный фильм «Сотворение
кажется им кощунственной. Люди
или эволюция» (A Question of Origins,
либо никогда не задумываются о
США, 1998 год). Будьте осторожны: в
своём происхождении, либо, что ещё
фильме есть откровенная ложь.
хуже: ничего не зная об
Что касается человека: здесь всё и
проще и сложнее.
Креационисты «в штыки» принимают
саму идею о животном
происхождении человека. Она
антропогенезе и плохо разбираясь в
биологии, уверены в божественном
или космическом происхождении
человека. При этом доказательств
своей точки зрения они, как правило,
привести не могут. Они верят, что
135
характерно для простого человека.
Примеры рудиментарных органов
Сравнение с обезьянами им претит, и
человека: аппендикс, хвостовые
в этом есть что-то «по Фрейду».
позвонки (копчик), ушные мышцы.
Между тем, науки естественного
цикла давно уже подготовили
убедительную подборку фактов,
подтверждающих наше животное
происхождение. При этом
доказательства эволюционной
близости человека и обезьян в
последнее время основываются на
серьёзных и глубоких методах
молекулярной генетики. Нам уже
недостаточно одного внешнего и
внутреннего сходства, сходства
наших зародышей и наличия
Атавистические органы развиваются
у единиц в популяции вида. Среди
атавизмов человека: развитый хвост,
добавочные пары молочных желёз,
полное покрытие тела шерстью. Всё
это было когда-то у наших предков,
но перестало быть нужным нам. И
тем не менее консервативный геном
ещё хранит эти отголоски прошлых
эпох. Если гены-подавители не
срабатывают – атавистические
признаки проявляются
фенотипически (во внешнем виде).
рудиментарных и атавистических
Итак, внешне и внутренне мы очень
органов. Эти морфологические и
схожи с человекообразными
анатомические доказательства
обезьянами, а наличие рудиментов и
происхождения человека давно
атавизмов – дополнительные
описаны Чарлзом Дарвиным в
доказательства очевидности этого
работах «Происхождение человека и
факта.
половой отбор» (1871 год) и «О
выражении эмоций у человека и
животных» (1872 год).
Под рудиментами биологи понимают
предковые органы, утратившие своё
предназначение, но обязательно
присутствующие у всех особей вида.
Теперь обратимся к современной
молекулярной генетике.
Информация об аминокислотном
составе белков записана в
наследственных молекулах в виде
генетического кода. Замечательно то,
136
что система записи информации в
генетическом коде едина для всех
организмов на нашей планете.
Понятно – человек не исключение из
этого правила, что уже намекает на
его «родство» не только с
обезьянами, но даже вирусами.
Посмотрим на хромосомы человека и
шимпанзе. Хромосомы – агрегаты
наследственных молекул ДНК и
белков. Хромосомы присутствуют в
ядре любой клетки нашего тела,
управляя ею. Количество хромосом
человека равно 46 (двойной набор),
что всего на две меньше, чем у
человекообразных обезьян. Разница
объясняется тем, что одна из
хромосом человека образована
слиянием двух схожих у шимпанзе.
Методы дифференциальной окраски
делают хромосомы похожими на
Сходство по окраске хромосом человека (слева
в паре, окрашены желтым) и шимпанзе.
Источник: sciencephoto.com
зебр. При этом поперечная
объясняется сходством геномов
полосатость хромосом оказывается
данных видов.
строго специфичной для каждой
хромосомы каждого вида.
Докладываю: окраска хромосом
шимпанзе и человека показывает их
удивительную близость. Это
По матрице гена синтезируется
белок. Аминокислотная
последовательность белка
определяется соответствующей
последовательностью нуклеотидов в
гене, где этот белок был
137
закодирован. Так вот, исследованные
аскарида. Высшие человекообразные
белки человека и шимпанзе
обезьяны заражаются болезнями,
отличаются только по 1%
свойственными исключительно
аминокислотных замен, что говорит о
человеку: оспой, брюшным тифом,
безусловном сходстве нуклеотидных
туберкулёзом, сифилисом. Этот факт
последовательностей их генов.
говорит о такой потрясающей
Поэтому многие белки человека и
схожести физиологии и биохимии
шимпанзе взаимозаменяемы.
человека и обезьян, что даже
Например, гормон роста или
паразиты могут ошибаться с выбором
антигены групп крови и резус-
хозяина.
фактора. Кстати резус-фактор
получил своё название по видовому
наименованию макак-резусов
(Macaca mulatta), у которых он был
впервые открыт. Уже потом
аналогичный фактор был описан для
человека.
Рассматривая явление паразитизма,
нельзя не вспомнить и о
ретровирусах, способных встраивать
собственный генетический код в
геном хозяина и использовать все
ресурсы его клетки на синтез
вирусных белков. Таким образом
Коснёмся физиологии. Все знакомы с
вирусы размножаются, истощая
явлением паразитизма, как способом
клетку хозяина. К ретровирусам
взаимоотношений между живыми
принадлежит, например, вирус
существами. Мы говорили о том, что
иммунодефицита человека (ВИЧ). Так
паразитизм широко распространён в
вот, не всегда вирус успешно
биосфере. Паразиты высоко
справляется с клеткой хозяина.
специализированы к
Иногда процесс по разным причинам
физиологическим особенностям
тормозится и клетка хозяина
конкретных видов хозяев. Так вот, на
выживает. Но чужеродный геном
обезьянах встречаются паразиты,
вируса, пусть и поврежденный,
типичные для человека. Например,
оказывается встроенным в ДНК
головная вошь и человеческая
хозяина! Если этот процесс
138
происходит в половой клетке,
(Центральная Африка), были найдены
изменённая ДНК наследуется
останки сахелантропа (Sahelanthropus
потомками, сохраняясь в роду всех
tchadensis) – вероятно, предковой
последующих поколений.
формы всех гоминин (Homininae),
Так вот, около 1% человеческого
включая человека и шимпанзе.
генома занимают эндогенные
Очень долго учёные-антропологи
ретровирусы: эти «недееспособные»
выстраивают наиболее
фрагменты вирусной ДНК. Всего
правдоподобную схему нашего
таких последовательностей в ДНК
длительного эволюционного пути,
каждого человека около 30.000.
старательно отыскивая среди
Некоторые из них встречаются
остатков прошлых эпох фрагменты
только у человека современного
скелетов и предметы быта предковых
типа. Некоторые, что ещё интереснее
форм. Работа далеко не завершена:
– есть как в геноме человека, так и в
целый ряд проблемных звеньев ещё
геноме шимпанзе. Это красноречиво
не найдены. Но кое-какие результаты
подтверждает эволюционную
уже получены.
близость человека и шимпанзе,
причем на очень низком «интимном»
уровне.
Рассматривая схему эволюции
гоминин, давшую начало роду Люди
(Homo), мы можем обнаружить
Конечно, все приведённые выше
несколько родственных группировок.
доказательства совсем не означают,
Первые – австралопитеки
что шимпанзе – наши предки.
(Australopithecus). Австралопитеки
Существующие факты говорят лишь
были всеядны. Для нападения и
о том, что шимпанзе и человек –
защиты они употребляли кости
параллельные ветви эволюции,
животных, палки, камни. Рост: не
имеющие одного общего предка.
более 120—140 см. Самцы были на
Наши пути разошлись примерно 7,5
50% выше и тяжелее самок, что не
млн. лет назад. В 2001 году, на
характерно для современных
северо-западе республики Чад
гоминин.
139
Ветвь эволюции гоминин (Homininae),
давшая начало роду Люди (Homo).
Примерная схема. Единственный
живущий ныне вид – Homo sapiens –
человек современного типа
Ко второй группе можно отнести
вперед. Тело крупнее и массивнее, по
парантропов (Paranthropus). Их ещё
сравнению с австралопитеками.
называют «мощными»
австралопитеками. Это боковая
тупиковая ветвь гоминин.
Парантропы были отлично
приспособлены у пережёвыванию
грубой растительной пищи. Они
имели развитую жевательную
мускулатуру и костяной гребень на
темени, служивший для
прикрепления данных мышц. Скулы
очень широкие, выступающие
Следующая крупная группа гоминин –
люди (Homo). Критериями для
выделения данной группы
традиционно считают объем мозга
свыше 600 см3 и, главное –
изготовление каменных орудий.
Эволюция гоминин продолжалась
около 5 млн. лет. Обнаружение
учёными значительного количества
переходных форм от ардипитека
(Ardipithecus ramidus) к человеку
140
разумному (Homo sapiens) служит
пространствах, а с приспособлением
логическим доказательством
к обитанию на деревьях. Например,
происхождения человека «от
орангутаны используют все четыре
обезьян».
лапы для передвижения только по
Попробуем определить основные
постулаты антропогенеза (эволюции
человека) с точки зрения
современной науки:
1. Очевидно, что эволюция гоминин
далека от простого линейного
развития, когда одна предковая
форма эволюционирует в следующую
без разветвлений в цепи. Эволюция
гоминин была кустообразной со
множеством ветвей, ряд из которых
стали тупиковыми. Это был путь,
полный проб и ошибок.
2. Двуногость была
свойственна гомининам
изначально, то есть
практически сразу
после разделения
линий человека и
шимпанзе. Данная
адаптация была
связана не с
жизнью на открытых
толстым сучьям, в то время как по
более тонким ветвям часто идут на
задних лапах, готовясь передними
уцепиться за другие ветви повыше
или балансируя. Так им удаётся
приблизиться к плодам,
расположенным далеко от ствола и
прыгать с дерева на дерево.
3. Вся ранняя эволюция гоминин
происходила в Африке. Примерно
90-95 тысяч лет назад Homo sapiens
совершают успешную миграцию из
Африки и от этой сравнительно
небольшой группы
происходит всё
внеафриканское
человечество.
4. Ключевая
эволюционная
тенденция в
развитии
современных людей
от двуногих
Мозг. Приятно, когда он есть
141
обезьяноподобных предков –
neanderthalensis и Homo sapiens.
увеличение объема головного мозга
Данный ген обеспечивает
и появление речи.
координацию микро-движений
Интересно, что в эволюции гоминин
огромное значение сыграли два
специфичных гена. Ген ASPM
ответственен за деление
эмбриональных стволовых
нейроэпителиальных клеток перед их
превращением в нейроны (нервные
клетки). В присутствии ASPM они
успевают поделиться большее число
раз, что приводит у увеличению
определенных групп мышц. У певчих
птиц этот же самый ген связан с
пением. С приобретением этого гена
и развитием головного мозга человек
научился обозначать предметы
окружающего мира сложными
голосовыми сигналами – словами,
что упростило коммуникацию внутри
стада; передачу опыта и навыков в
обход генов.
объёма мозга. Нарушение в работе
Согласно последним данным,
гена – причина микроцефалии у
активность FOXP2 в речевых зонах
человека. Это отклонение в развитии,
мозга у девочек четырёх-пяти лет
характеризующееся наличием
оказалась почти на треть выше, чем у
маленького недоразвитого мозга и
мальчиков. Кто бы сомневался.
умственной неполноценности.
Наличие гена доказано только для
Homo sapiens. Таким образом, ген
ASPM определяет выдающиеся
технические возможности нашего
возросшего в объёме мозга, резко
Более подробно об эволюции
человека вы можете прочитать на
замечательном сайте evolbiol.ru,
автором которого является
Александр Владимирович Марков.
увеличивая его вычислительную
мощь.
За речь отвечает еще один
уникальный ген гоминин – FOXP2,
который обнаружен у Homo
142
Программа как атавизм
Ещё лучшие доказательства нашего
происхождения от «обезьяньих»
предков предлагает этология – наука
о поведении животных.
Очень рекомендую к прочтению
замечательную книгу ученогобиолога, популяризатора
отечественной этологии Виктора
Рафаэльевича Дольника
«Непослушное дитя биосферы».
Большинство людей искренне считает, что
Природа должна «служить» только им одним:
для удовлетворения собственных потребностей
и капризов. Фото: Овчинникова С.И.
Книга богата примерами
инстинктивных поведенческих
программ, которые достались
человеку в «наследство» от наших
далёких и, признаем – не самых
приятных предков. Суть книги
сводится к тому, что природа на
эволюцию человека отвела слишком
143
мало времени. За десятки тысяч лет
На дворе XXI век. Космические
развития человек успел сделать
корабли бороздят просторы космоса,
колоссальный шаг от обезьяны к
а в нас по прежнему сильны
думающей, изобретательной,
инстинкты. Это – наше глубинное
интеллектуально-одаренной…
подсознательное (о чем еще писал
обезьяне! Мы не успели избавится от
Зигмунд Фрейд). Без части
предкового генетического «груза».
инстинктов мы не способны были бы
Если животными движут сложные
инстинктивные программы, то у
человека есть удивительное и по сей
день не объяснённое приобретение –
жить: мы дышим, питаемся, ходим,
размножаемся. Эти инстинкты
позволяют нам выжить как
биологическому виду.
интеллект. Давид Векслер,
Но ряд инстинктов (с теми-же генами)
американский психолог,
мы получили в наследство от наших
психодиагност и психиатр, понимал
близких обезьяньих сородичей, не
под интеллектом человека
самых благонравных животных. Это
глобальную способность действовать
атавистические инстинкты – мы бы
разумно, рационально мыслить и
гораздо спокойнее прожили в
хорошо справляться с жизненными
современном обществе и без них,
обстоятельствами. Интеллект
они нам более не нужны, они мешают
позволяет нам действовать вне
нам жить и работать, развиваться, но
зависимости от «подсказок», которые
эти инстинкты жестко прописаны в
настойчиво предлагают нам готовые
наших генах.
инстинктивные программы. Включив
разум, а не чувства, нам часто нужно
действовать вне зависимости от
сиюминутной выгоды, а иногда –
даже против собственного здоровья
и благополучия.
Зная о таких обезьяньих
инстинктивных программах, мы
должны быть способными подавлять
их в себе. Для этого каждый свой
спорный поступок нужно подвергнуть
самоанализу, выявить инстинктивный
«вирус» и изменить свое поведение.
144
Однако, как вы понимаете, для этого
столетий. Пожалуй, это самое
нужно не только знать, какие
крупное достижение современного
«вирусные» программы могут
человека, которое является
изменять ваше поведение, но и иметь
одновременно очень личным и очень
недюжую силу воли, с самого
граждански значимым!
рождения и до самой смерти, чтобы
преодолевать их, оставаясь
достойным человеком, а не
скатываясь обратно к двуногой
обезьяне, которая глубоко сидит
внутри каждого из нас! Более того,
освоив методику постоянного
самоанализа поступков и
корректировки своего поведения,
нужно учить этому своих детей, пока
Сейчас я назову самые важные, с
моей точки зрения, «предковые»
атавистические инстинктивные
программы, от которых
современному человеку пора
избавляться.
Первая атавистическая программа –
стадность.
они самостоятельно не начнут
Ни для кого не секрет, что обезьяны
разбираться в истинных мотивах
– стадные животные. Сообща они
своего поведения.
отбиваются от хищников, защищают
Кто-то подошел к решению проблемы
со стороны психоанализа; кто-то –
познакомившись с этологической
литературой; кто-то – через
приобщение к истинным ценностям
мировых религий. В любом случае,
результат один – мы учимся
подавлять обезьяну внутри себя. И
это маленькое достижение –
результат, который превзошел любое
крупное научное открытие последних
свои семьи, собирают пропитание.
Стада с древних времен сильно
изменились. Теперь стадом является
гражданское общество, где стадный
инстинкт зачастую приводит к
полному уничтожению собственного
мнения на то или иное явление
окружающей действительности.
Стадность кричит: «Будь как все!
Поддержи общее решение!».
Поэтому, прежде чем принять любое
решение, которое вам кажется
145
правильным, внимательно
пойти на любые ухищрения, интриги и
проанализируйте, а ваше это
унижения. Сегодня наказывают за
собственное мнение, или это мнение
малейшую провинность ее, а завтра
«обезьяньего» большинства.
уже она будет миловать и наказывать
Вторая атавистическая программа –
иерархия.
Обезьяна точно знает, какое место
занимает в стаде. Или это «шестерка»
– обезьяна на побегушках и «мальчик
для битья»; или это иерарх стада,
сама. Завтра у нее, возможно, будет
власть. Самое сладкое, что может
достаться обезьяне: власть над
стадом. А значит: получить доступ к
дележке всех сообща добытых
продуктов питания, возможность
каждый момент времени дать
постоянно доказывающий в каждом
подзатыльник или наградить.
своем поступке – кто здесь главный.
Третья атавистическая программа –
В основном, демонстрируя клыки и
половые органы. Кстати, именно
злоба.
потому словарь мата современного
Обезьяны – пожалуй немногие из
человека крутится вокруг половых
животных, кто может объединившись
органов и действий с ними
с другими, себе подобными, побить
связанных. Мы больше не
до смерти более слабого, больного и
демонстрируем их противнику,
более низкого рангом. Иногда,
заменив это действие словом.
просто от того, что их самих наказал
Любая обезьяна очень почтительно
относится к установленной в стаде
иерархии. Это заложено в
инстинктах. И, конечно, только очень
плохая обезьяна не хочет по этой
иерархической лестнице подняться
иерарх. Злость катится по
иерархической лестнице. Аппетит
приходит во время еды:
распалившись, с криками, в избиение
ввязываются все больше особей
стада, пока не доканчивают беднягу.
вверх. Любая обезьяна мечтает стать
Согласие с большинством,
иерархом. И для этого она готова
стремление доминировать и
146
безграничная злоба – вот факторы,
исследование текста «Евангелия»
которые во многом определяют
провёл Лев Николаевич Толстой,
направление развития современного
написав уникальную по силе книгу «В
общества. Издревле человек
чём моя вера». Написана книга в
осознавал наличие в себе этих не
1883-1884 гг. Впервые опубликована
самых лицеприятных качеств. Не раз
в России отдельным изданием в 1884
предпринимались философские
году тиражом всего в 50 экземпляров
попытки осмысления своего
и тут же была запрещена. Не
предназначения в этом мире:
мудрено: книга убедительно обличает
попытки спасти заплутавшую
всю лживость и опасность для
человеческую душу, освободить от
истинного христианского учения как
генетического «груза».
российского православия, так и
Наиболее сильным религиозным
учением стало христианство. Сейчас
определённых институтов
государства.
учение Иисуса Христа, которое он
Вот что пишет Л.Н. Толстой о самом
нёс народам, переиначивают и
сложном требовании Христа к людям
искажают его смысл. Снова
– о не сопротивлении злу: «Христос
появились книжники и фарисеи,
ничего не преувеличивает и не
вновь отстроены храмы и вокруг
требует никаких страданий для
имени Христа крутится целый бизнес.
страданий, а только очень
Единственно верной христианской
книгой является «Евангелие»,
при этом сам Христос книг не
писал и проповедовал словом.
Книги написаны со
свидетельств ближайших
последователей философа.
В своё время
замечательное
определенно и ясно говорит то, что
говорит. Он говорит: «Не
противьтесь злу; и, делая так,
вперед знайте, что могут
найтись люди, которые, ударив
вас по одной щеке и не встретив
отпора, ударят и по другой; отняв
рубаху, отнимут и кафтан;
воспользовавшись вашей
147
работой, заставят еще работать;
живите с ней в гармонии. Это не так
будут брать без отдачи... И вот если
сложно, как кажется. «Исполняй все
это так будет, то вы все-таки не
люди учение Христа, и было бы
противьтесь злу. Тем, которые будут
Царство Бога на земле; исполняй я
вас бить и обижать, все-таки делайте
один – я сделаю самое лучшее для
добро». <…> Я понял, что Христос
всех и для себя», – пишет Л.Н.
нисколько не велит подставлять щеку
Толстой.
и отдавать кафтан для того, чтобы
страдать, а велит не противиться злу
и говорит, что при этом придется,
может быть, и страдать. Точно так же,
как отец, отправляющий своего сына
в далекое путешествие, не
приказывает сыну – недосыпать
ночей, недоедать, мокнуть и зябнуть,
если он скажет ему: «Ты иди дорогой,
и если придется тебе мокнуть и
зябнуть, ты все-таки иди».
Анализируя этот текст, я бы обобщил
его так: сопротивляйтесь своему
животному началу там, где это
возможно и нужно, не идите на
поводу «обезьяньих» инстинктов
стадности, иерархии и злобы. Живите
для больших целей, чем стать самым
главным, забрать всё чужое или
отомстить обидчику. Творите,
философствуйте, пишите, играйте.
Развивайтесь, думайте о природе и
148
Техносфера или ноосфера?
Итак, около 50.000 лет назад
обособился вид млекопитающих,
иронично названный человеком
разумным (Homo sapiens) – наш с
вами вид.
Рассматривая динамику численности
народонаселения за последние
2000 лет, учёные пришли к выводу,
что в течение первых 800 лет
численность человеческой популяции
В результате техногенной аварии на нефтяной
платформе Deepwater Horizon, произошедшей в
апреле 2010 года, в мексиканский залив
вылилось около 5 млн. баррелей нефти.
Нефтяное пятно достигло площади 75.000 км2
оставалась неизменной. Однако, с
развитием материальной культуры,
цивилизаций, увеличением
народонаселения и активным
расселением, человечество стало все
больше и больше воздействовать на
среду. Динамика численности
149
народонаселения за последние 100
добычи и переработки полезных
лет: 1900 г. – 1,6 млрд; 1960 г. – 3
ископаемых (минералов, объектов
млрд; 1999 г. – 6 млрд; 2006 г. – 6,5
косного вещества).
млрд. В настоящее время на Земле
живет 7 млрд человек (данные 2011
года). Самый скромный прогноз на
2050 год – около 9,2 млрд. человек.
Использовать полезные ископаемые
человек стал очень давно. Недаром в
нашей истории выделяют такие
периоды развития первобытного
7 млрд народонаселения – это не
общества, как каменный, медный,
однородная масса бактерий,
бронзовый и железный века. В
«пукающих» в ваше вино где-то на
античности человек разрабатывал 19
солнечных склонах Шампани, а
химических элементов. Сейчас
вполне структурированная система
добываются и используются все
человеческого общества с развитой
открытые химические элементы и их
системой накопления и
изотопы.
перераспределения знаний, энергии
и вещества. Если сообщества живых
организмов достаточно эффективно
усваивают и перераспределяют
ресурсы среды, то мы (социум) – ещё
эффективнее и изобретательнее! Во
многом – за счёт целенаправленной
Однако, один химический элемент
дал больший толчок развитию
социума, нежели все остальные
вместе взятые.
Приведём аналогию с сине-зелеными
водорослями. Мы знаем, что сброс в
150
водоемы содержащих фосфор
Если мы сравним с вами графики
веществ приводит к бурному
численности по человеческой
всплеску развития водорослей и
популяции за весь период ее
повышению их численности. Затем
существования и по популяции
численность водорослей достигает
одноклеточных водорослей за
критического значения, тогда уже
короткий период вспышки их
ресурсов среды им не хватает.
численности, то увидим, что картинки
Водоросли забирают весь кислород,
весьма схожи. Разве что график по
что приводит к замору мальков рыб,
водорослям вполне завершенный, их
моллюсков и водной растительности.
экологическая судьба вполне нам
После полного израсходования
известна. А вот человечество лишь
жизненно необходимых веществ
приближается к максимально
столь же быстро численность
возможному пику своей численности,
водорослей падает. Массовое их
пройдя который может столь же
отмирание и разрушение
быстро покинуть этот мир, как и
редуцентами приводит к
водоросль. Даже еще быстрее:
возникновению затхлой болотной
водородные бомбы и войны еще
вони. Впрочем, вскоре вода озера
никто не отменял.
очищается, редуценты успешно
справляются с мертвой органикой.
Цветение воды на Шершнёвском
водохранилище, г. Челябинск
151
Пока рано говорить о том, что мы –
система города – экосистема,
цивилизация в полном смысле этого
движимая топливом. Здесь энергия
слова. В одном из словарей я нашел
топлива не дополняет, а практически
определение цивилизации с точки
полностью заменяет солнечную
зрения философии. Это социальная
энергию. Приведём в пример
форма движения материи,
северные города, активно
обеспечивающая её стабильность и
работающие круглый год, несмотря
способность к саморазвитию путём
на полярную ночь. Потребность в
саморегуляции обмена с
энергии плотно заселенных городов
окружающей средой. Стабильности
на несколько порядков больше того
нет, перспективы развития туманны.
потока энергии, который
О необходимости саморегуляции
поддерживает жизнь в естественных
мало кто вспоминает.
экосистемах, движимых Солнцем.
Что позволяет выжить такому
колоссальному количеству людей и
сохранить привычный уровень
жизни? Ответ прост – природное
Поэтому на небольшой площади
города может жить такое большое
количество людей и быть активными
24 часа в сутки 365 дней в году.
топливо. Углерод (C) для человека
В.И. Вернадский пишет, что с
стал тем-же, что и фосфор (P) для
возникновением человечества может
водорослей.
осуществиться переход к новому
Правильно уже сейчас думать либо о
сокращении населения Земли, либо о
выработке более рациональных
способов добычи топлива и поиске
альтернативных источников энергии.
Пример: естественная природная
экосистема движется энергией
Солнца и зависит только от нее.
Искусственная антропогенная
качественному состоянию биосферы
– ноосфере (от греч. noos – ум,
разум), где основополагающей
геологической силой являются не
только живые организмы, а скорее
человек, который будет разумно
управлять биосферой, сохраняя ее
биоразнообразие, существующие
потоки веществ, энергии,
152
ограничивая собственные
человека в естественные
потребности и численность. Социум,
биогеохимические циклы, ведущего,
наконец, станет цивилизацией. Но
в свою очередь, ко все более
этого еще не произошло! И
взвешенному и целенаправленному
произойдет ли – большой вопрос.
контролю человека над глобальной
Ноосфера – эволюционное
системой.
состояние биосферы, при котором
Например, эта книга: если она
разумная деятельность человека
сможет как-то повлиять на ваше
становится решающим фактором ее
отношение к окружающему миру –
развития. Понятие ноосферы было
это уже один крошечный шажок к
введено французским философом
состоянию ноосферы.
Эдуардом Леруа, а затем дополнено
французским священником Тейяром
де Шарденом. Ноосфера, по Тейяру
де Шардену, это – коллективное
сознание, которое станет
контролировать
направление будущей
эволюции планеты.
В.И. Вернадский
развил концепцию
ноосферы как
растущего
глобального
осознания
усиливающегося
вторжения
За время своего существования
человек сильно изменил биосферу.
Более того, с каждым годом
интенсивность этого воздействия
только увеличивается. Мы
уже рассматривали на
примере
круговоротов тот
факт, что человек
колоссальными
темпами
Триумфальное шествие
человека по планете
может оборваться
весьма прозаическим
образом. Например, в
результате ядерной войны
153
возвращает вещества в
В мае 2010 года известный
биогеохимические циклы, ранее из
британский астрофизик и
этих круговоротов выведенные –
популяризатор науки Стивен Хокинг
биогенные компоненты. В норме они
сказал в интервью каналу Discovery:
не должны были вернуться в
«Нам жизненно необходимо заняться
биосферу, но человек, испытывая
колонизацией космоса. Я верю в то,
потребность в топливе, возвращает
что нам удастся создать полностью
их с потрясающей скоростью,
жизнеспособные колонии на Марсе и
нарушая баланс природы.
на других объектах Солнечной
При этом интенсификация добычи
никак не сопоставляется с тем
фактом, что минеральные ресурсы
относят к исчерпаемым
(невозобновимым) и, рано или
поздно, они закончатся.
Прогнозы о количестве возможных
запасов весьма относительны.
Считается, что для промышленно
развитых и развивающихся стран
мира запасов угля, железной,
марганцевой и хромовой руд,
фосфатного сырья должно хватить
еще на 100 лет. Запасов весьма
важных полиметаллических руд,
содержащих никель, кобальт,
вольфрам, молибден, медь, свинец,
цинк, олово, очень мало - лет на 30 –
50. Еще на 50 лет нам хватит нефти.
системы. Однако, вряд ли все это
произойдет в ближайшие 100 лет.
<...> Нельзя исключать вероятности
того, что человечество на каком-то
этапе прекратит существование. Но
не факт, что нечто подобное
произойдет. Я полагаю, что почти
наверняка наша планета за
ближайшую тысячу лет столкнется с
последствиями крупнейшей
катастрофы, вроде ядерной войны
или глобального потепления».
Конечно, если это и будет война – то
война за энергоресурсы, в том числе
за пищу, обеспечивающую энергией
наши тела. Уже сейчас передел
добываемой нефти и природного газа
сопровождается локальными
конфликтами и политическими
играми, а число хронически
154
голодающих людей составляет почти
направленность антропогенного
миллиард. Лишь три фактора
воздействия прямо противоположна
удерживают нас на краю пропасти: 1)
направленности естественной
введённые ранее строгие правила
эволюции биосферы. Можно
всей этой закулисной «возни»; 2)
предположить, что с появлением
остатки веры обыкновенного
человека начинается нисходящая
человека в собственную разумность
ветвь эволюции биосферы –
и гуманность; 3) наличие стабильной
снижается биомасса, продуктивность
мировой валюты (которая сама по
и информационность биосферы.
себе не ресурс, а бумага).
Антропогенные воздействия
По мнению Н.Ф. Реймерса
(«Экология. Теории, законы, правила,
принципы и гипотезы», 1994 г.), «люди
искусственно и нескомпенсированно
снизили количество живого вещества
Земли, видимо, не менее чем на 30%
и забирают в год не менее 20%
продукции всей биосферы».
Антропогенное изменение биосферы
зашло слишком далеко.
Биосфера превращается в
техносферу – то её состояние, при
котором она преобразована
человеком посредством прямого или
косвенного воздействия технических
средств с целью наибольшего
соответствия его материальным и
социально-экономическим
потребностям. Причем
разрушают естественные системы
природы. Как полагает Н.Ф. Реймерс,
«вслед за прямым уничтожением
видов следует ожидать
самодеструкции живого. Фактически
этот процесс и идет в виде массового
размножения отдельных организмов,
разрушающих сложившиеся
экосистемы».
Человечество – это тот «вирус»,
который массово размножился и
теперь приведет либо к
перерождению биосферы в
«злокачественную опухоль» –
техносферу; либо к ее эволюции в
новое качественное состояние –
состояние ноосферы. Первое, как
считают, ведёт к деградации и
разрушению природы; второе – к её
155
сохранению и прогрессивному
выбросами опасных веществ,
развитию.
пожарами, взрывами, затоплениями и
Если человек так изменил биосферу
под себя – существует ли обратное
влияние техносферы на человека и
человечество? Если говорить о
близких нам вещах, то это прежде
всего специфические болезни, в
возникновении которых
немаловажную роль играют
следующие факторы: гиподинамия,
переедание, информационное
изобилие, психоэмоциональный
стресс. В связи с этим наблюдается
постоянный рост «болезней века»:
сердечно-сосудистых,
онкологических, аллергических
другими тяжелыми последствиями
для населения и природной среды.
Особенно много техногенных
катастроф было в 20 веке. Впрочем,
21 век уже успел отметиться двумя
крупнейшими техногенными
катастрофами, последствия которых
до сих пор не определены. Апрель
2010 года – авария на нефтяной
вышке Deepwater Horizon в
Мексиканском заливе. 11 марта 2011
года радиационная авария
максимально возможного уровня
тяжести на атомной электростанции
«Фукусима-1».
заболеваний, психических
Не всегда триумфальное шествие
расстройств. Современный
человека по планете
образ жизни планомерно
сопровождается
разрушает наши тела.
оглушительными
Мы рождаем больных
«успехами». Очень часто и,
детей.
в настоящее время – еще
Следующий аспект
«обратной отдачи»
техносферы:
техногенные
катастрофы. Они
могут сопровождаться
чаще – человечество
получает ответный «удар»
от природы. Нет, природа
далеко не агрессивна
по своей сути.
Просто мы вмешиваемся в те
156
механизмы работы биосферы,
удовлетворение, как «главные
которые еще даже до конца не
кукловоды». А созданные нами
исследовали. Поэтому глобальные
«кукольные» личности (боты) будут
экологические проблемы,
считать себя настоящими людьми из
техногенные катастрофы и
крови и плоти. Мы будем
катаклизмы, возможно –
развлекаться ими ровно столько,
закономерное следствие наших
сколько позволит полностью
неумелых действий.
лишенная морали личность
Конечно, через пару сотен лет мы
постчеловека.
сможем полностью заменить
роботами животных, живущих рядом
с нами сегодня. Аналогичными тем,
которых создает компания Festo.
Можно населить подобными
роботами целый зоопарк, где
показывать будущим поколениям,
какой красивой была когда то Земля.
А самим при этом жить глубоко под
землей или вообще – на Марсе…
А может быть, мы будем неподвижно
лежать большую часть своей жизни в
капсулах, проводя время в
виртуальной реальности, подобно
тому, как показано это в культовом
фильме братьев Вачовски «Матрица»
(1999 год). Только будем делать это
по доброй воле, создавая «вокруг
себя» целые «миры», погружаясь в их
жизнь, испытывая огромное
157
Третья катастрофа
Ранее мы вводили понятие
Мертвый город
«катастрофа» для обозначения вех
фотосинтезирующих архебактерий в
геологической истории Земли. Здесь
палеопротерозое и появление людей
и сейчас говоря о катастрофах, я
(род Homo) в кайнозойской эре.
имею в виду ключевые вехи в
развитии нашей биосферы, навсегда
Мы уже говорили о том, что все
изменившие химизм окружающей
перечисленные события навсегда
среды. Я предложил выделять три
изменили химический состав
основных катастрофы биосферы:
геосфер планеты. Одноклеточные из
появление первых одноклеточных
эоархея превратили безжизненную
организмов в эоархее; появление
поверхность Земли в туманную
158
планету, в составе атмосферы
Интеллект – моделирование
которой были метан и органика.
реального мира на основе
Фотосинтезирующие архебактерии
супермощных вычислительных
постепенно преобразовали
ресурсов, которые могут
восстановительную атмосферу в
базироваться либо на биологических
окислительную, дав возможным
матрицах, основанных на углероде,
развиваться жизни на поверхности
либо вне их. Причем создание
Земли в сложные формы.
искусственного интеллекта скорее
Появление человека я назвал
антропострофой. Согласимся, что
современный социум продуцирует
колоссальные количества ядовитых
веществ и отходов, отбирает у
возможно, чем нет. Однако, всё
упирается в несовершенство и
неполноту имеющихся сейчас у
человека знаний и технических
возможностей для этого.
растений и животных естественную
Если мы принимаем такое
среду обитания. Это приводит к
определение интеллекта, становится
исчезновению многих растений и
абсолютно ясным, что интеллектом
животных, дисбалансу традиционных
обладают все живые существа на
экосистем.
нашей планете. Интеллект позволяет
Двигателем стремительной эволюции
цивилизаций можно считать развитие
интеллекта человека современного
типа. При этом очень сложно понять,
что же такое интеллект? В
современных науках о человеке нет
любому живому существу, на
основании системы обратной связи
(если хотите – рефлексов), строить
модель окружающего мира,
определять различные его части и
устанавливать между ними связи.
однозначного ответа на данный очень
Ключевой особенностью интеллекта
важный вопрос.
является возможность
Предлагаю вам свою точку зрения на
понимание природы интеллекта.
прогнозирования изменения среды
на основе построенной модели. Если
в вычисления закралась ошибка и
159
модель построена неверно, это
Человеческий интеллект отличается
может повредить или убить живой
от животного в первую очередь
организм (например, он не обнаружит
значительным техническим
угрозы или не успеет быстро найти
превосходством, что позволяет
убежище). Если модель оказалась
анализировать мир более успешно и,
верной и соответствует
соответственно, составлять более
анализируемой реальности, это
долгосрочные и правильные
приведёт к процветанию особи. Или,
прогнозы. Данное техническое
как мы говорим – особь успешно
превосходство определяется в
адаптируется к среде.
первую очередь анатомо-
Есть замечательный научнопопулярный фильм Феликса
Соболева «Думают ли животные?»
(СССР, 1970 год). Там, в частности,
рассказывается об экспериментах
над пауками.
С потолка на 1000 паутин были
опущены тысячи ниток, что привело
ловчии сети пауков в негодность. 800
пауков покинули сети. 194 паука
ликвидировали аварию, отрезав
паутину вокруг ниток так, чтобы нити
свободно повисли в пространстве, не
мешая охоте. 6 пауков смотали нити и
прочно приклеили их к потолку.
Инстинктивные программы пауков
оказались более разнообразными и
гибкими, чем это предполагалось.
физиологическими особенностями
вида животных, к которому относится
человек – Homo sapiens. В первую
очередь это развитый головной мозг
с достаточным количеством
функционирующих вычислительных
«ячеек» – нейронов. Техническое
превосходство человека позволило
развиваться виду интенсивно (за счёт
сложных адаптационных
механизмов), а не экстенсивно (за
счёт скоростного размножения и
доминирования в численности).
Второе отличие интеллектуальных
особенностей человека от подобных
у животных заключается в том, что
мы научились передавать
информацию небиологическим путём
(через речь и письменность), что
160
привело к накоплению данных в том
количестве, которое необходимо для
перехода на новый уровень развития
и формирования цивилизаций.
Третье отличие, происходящее из
предыдущего, заключается в том, что
уже сегодня мы можем
прогнозировать ещё точнее,
рассчитывая события вне наших тел,
посредством компьютерной техники.
Компьютер Titan, созданный при участии
компаний Cray и Nvidia. Самый мощный на
планете суперкомпьютер (по данным на ноябрь
2012 года) находится в Национальной
лаборатории Оук-Ридж штата Теннесси,
пренадлежащей министерству энергетики США.
Производительность компьютера составляет
17,59 петафлопс
Трансгуманисты, верующие в
сверхвозможности человека
будущего, предполагают что человек
уже сейчас начал
Так мы вновь возвращаемся от
трансформироваться в
абстрактного манипулирования
постчеловека, который будет
словами к точному, чистому от
характеризоваться сращиванием с
предрассудков программному коду.
техникой (в прямом и переносном
Само создание компьютерной
смыслах), отказом от привычного
техники, её дальнейшее развитие, а
человеческого облика,
также эволюция наших моделей
программируемостью и
представления окружающего мира
заменяемостью.
связаны, прежде всего, с
внегенетическим накоплением
информации.
«Постчеловеческая цивилизация
может принять различные формы.
Она может оказаться во многом
161
похожей на нашу современную
Ник Бостром, на полном серьёзе
цивилизацию или радикально от нее
считают, что велика вероятность
отличаться. Разумеется, почти
того, что мы с вами живём в
невозможно предсказать, как будет
компьютерной симуляции, подобной
развиваться подобная цивилизация.
той, что описана во многих научно-
Но одно мы знаем точно:
фантастических фильмах («Матрица»,
постчеловеческая цивилизация будет
«Тринадцатый этаж», «Ванильное
располагать доступом к практически
небо»). Т.о. они выстраивают свою
бесконечным вычислительным
философскую модель устройства
мощностям», пишет Ник Бостром,
окружающего их мира.
один из основателей
трансгуманистической ассоциации
Humanity Plus. Думаю не ошибусь,
если назову «постчеловеческую»
цивилизацию технократической, от
которой один шаг до техносферы.
«В действительности никакого
реального мира нет, есть только
«физические», «философские» и
«религиозные» модели. Всякая
попытка постичь истинную природу
мира неизбежно сталкивается с
Хочется только надеяться, что скачок
необходимостью выбирать ту или
к постчеловеческой цивилизации
иную схему интерпретации», –
будет не таким стремительным и
подводит своеобразный итог
страшным, каким он описан в
программист Крис Касперски
триллере Стивена Кинга
(«Реальная философия
«Мобильник» (2006 год).
несуществующего мира», журнал
Трансгуманистов интересует
«Хакер»).
широкий круг ныне активно
Можно принимать или не принимать
обсуждаемых проблем современного
идеи христианства. Можно не верить,
общества: искусственный интеллект,
что становление человека произошло
нанотехнологии, клонирование,
без помощи Всевышнего. Можно
крионика, моделируемая реальность.
отрицать всё, что нематериально и
Да, многие из трансгуманистов, как и
верить в способность науки
162
объяснить все белые пятна нашей
истории. Можно верить или не верить
в компьютерную симуляцию
окружающей действительности и
собственную нематериальность. Так
или иначе, нельзя не согласиться с
тем, что исходная неприглядная
«обезьянья» сущность, до сих пор
существующие в каждом
человеческом индивиде – серьёзная
проблема при реализации любого из
выбранных путей дальнейшего
развития общества.
Курс на ноосферу, систему, где будет
найден компромисс между
устремлениями человека и
возможностями природы – кажется
сейчас единственно верным. Однако
совершенно непонятно, какую роль
сыграет в этом процессе развитие
науки и техники.
163
Самоконтроль
Вопрос 1 из 10
Выберите рисунок, на котором
изображен наш ближайший
родственник
Проверить ответ
164
7
Энергия
«Жизнь человека не
вечна, но наука и знания
переступают пороги
столетий»
– Игорь Курчатов
Продовольственный кризис
Мы уже говорили о том, что живая
система любого уровня нуждается в
притоке энергии извне для
поддержания уникального состояния
упорядоченности молекул и
снижения энтропии. Иначе – смерть и
рассеивание атомов в среде. Об
энергии и её значении для жизни
писал ещё Аристотель. Если взять
нас с вами, то мы, как консументы,
занимаем свою нишу в глобальных
Благодаря оросительным каналам удается
использовать для нужд сельского хозяйства
пустынные земли Египта
круговоротах химических элементов
на планете. Мы вынуждены
потреблять готовое органическое
вещество других животных и
растений, извлекая из него энергию.
Эта энергия идёт на поддержание
жизни непосредственно в наших
телах. Такова наша биология.
166
Если в
Другая история: про шведа в
организм
занесённой снегом машине близ
длительное
северного города Умео,
время не
произошедшая в конце 2011 – начале
поступают
2012 года. Оказывается, в условиях
питательные вещества, то наступает
пониженных температур и
особое состояние, называемое
стрессового состояния человек
голодом. Надеюсь, большинство из
может обходиться без пищи около
вас не испытывали на себе это
двух месяцев. Первоначально
состояние более чем пару – тройку
расходуются подкожный жир и,
часов. Если мы длительное время не
частично – белок мышц. Затем
получаем пищу, то все наши действия
углеводы печени. Расщепление более
будут направлены на её поиск. Все
половины собственных белков –
прочие потребности отходят на
последняя и необратимая стадия
второй план. Для тех, кто плохо
голодания.
представляет себе силу голода,
рекомендую
познакомиться с
замечательным романом
норвежского писателя
Кнута Гамсуна «Голод»
(1890 год): там в
мельчайших
подробностях
описано
психологическое
состояние
хронически голодающего
человека.
По данным Продовольственной и
сельскохозяйственной
организации Объединённых
Наций на сентябрь 2010 года
925 миллионов человек в
мире страдали от
хронического голода.
Наибольшее число
голодающих (578 млн.
человек) живут в
Азиатско-Тихоокеанском
регионе. Согласно суровой
Кто знает, может именно за такой морковью
– будущее всего человечества...
167
Голод
Хронически голодающие дети на юге Украины (Бердянск, 1922 год)
статистике ООН, каждые 6 секунд от
Европе, где ежегодно выбрасывают
проблем, связанных с голодом,
на свалку почти 90 миллионов тонн
умирает ребенок. При этом мировые
не съеденных пищевых продуктов.
цены на продовольствие были, есть и
будут высокими и изменчивыми, что
представляет опасность для
наиболее бедных стран. Во многих из
этих стран численность населения
возрастает быстрее, чем в «сытой»
Проблема продовольственного
обеспечения человечества
усугубляется: 1) возрастающими
темпами прироста населения (помним
прогноз на 2050 год в 9,2 млрд.
168
человек); 2) неизбежным падением
территорию, «повезёт» больше
урожайности сельскохозяйственных
остальных. Родные пространства
культур, которое обусловлено
оставят простор для манёвра, пусть и
глобальным изменением климата.
потребуют значительных вложений
Доктор Дэвид Лобелл из
интеллектуального и энергетического
Стэндфордского университета и его
ресурсов. Другие же страны, из-за
коллеги (Science, май 2011 года),
ограниченности своих территорий,
проанализировали связь между
малого научного потенциала и
изменением климата за последние 30
неразвитой экономики окажутся не
лет и урожайностью культур.
готовыми к решению проблем
Оказалось, повышение температуры
самообеспечения продовольствием.
среды на 1°C приводит к снижению
урожайности существующих сортов
кукурузы и пшеницы на 10%.
Кризис продовольствия усугубляет и
тот факт, что мы привыкли к богатой
жизни. Например, Бразилия и США
Дело в том, что климат во многих
выгодно перерабатывают ценные
областях не просто станет тёплым, но
пищевые ресурсы – сахарный
ещё и сухим. Зоны комфортного
тростник и кукурузу – в биоэтанол,
земледелия сместятся на север; туда
топливо для автомобилей. Если
потребуется перенести всю
зерно, сахарный тростник и кукуруза
необходимую инфраструктуру и
обеспечивают первичную
людской ресурс. Возможно, станет
потребность человека в пище, то
необходимой переброска воды в
личный автомобиль нельзя назвать
места традиционного
самой необходимой вещью в
хозяйствования, которые
мире.
подвергнутся значительному
осушению. В этом плане
России и ряду других
государств, занимающих
значительную
Как считает Роберт Дж.
Самюэльсон, обозреватель The
Washington Post (март 2011
года), человечество
переходит с хлеба и
169
каши на опосредованное
за дефицитные продукты питания», –
потребление зерна – на мясо-
пишет обозреватель.
молочный рацион. Отсюда
возрастает спрос на кормовое зерно:
чтобы нагулять 1 кг мяса, корова
должна съесть около 8 кг зерна, а
курица – 3 кг. «Назовем это Великим
продовольственным кризисом.
Глобальный спрос на продовольствие
наталкивается на ограниченность
предложения. Высокие цены или
дефицит могут дестабилизировать
ситуацию в бедных странах и
спровоцировать глобальную борьбу
Не стоит забывать, что голодные
люди, не желающие спокойно копать
себе могилы и тихо умирать –
мощная социальная сила, которая,
будучи доведенной до крайности,
способна серьёзно менять
политическую ситуацию. Неизбежно
будут возникать новые точки
напряжённости на планете. И
причина их возникновения:
неудовлетворённость самой
Томас Мальтус и мысли о будущем человечества
Томас Роберт Мальтус, английский
экономист и священник, одним из первых
высказал в труде «Опыт о законе
народонаселения» (1798 год) одну простую
мысль: в будущем человечество неизбежно
столкнётся с проблемой нехватки
продовольствия, вызванной
перенаселением, в результате чего бедное
население планеты вымрет от голода, а
обеспеченные выживут.
Разберемся, насколько актуальна сегодня
гипотеза Т. Мальтуса. Мы уже знаем, что
на 2010 год из 7 миллиардов человек 925
миллионов страдали от хронического
голода, причем 578 миллионов из них – из Азиатско-Тихоокеанского
региона. Кажется, что гипотеза Т. Мальтуса подтверждается: да,
170
основной и важной потребности
необходимой помощь экономически
человека – потребности в пище.
отсталым регионам во внедрении
Выход из Великого
продовольственного кризиса может
быть связан с дальнейшим
регулированием численности
народонаселения, особенно в
экономически слабо развитых
странах, где эта работа, на самом
деле, не ведётся вообще. Семьи с
одним-двумя детьми, должны
выведенных сортов и освоении
современных методов ведения
сельского хозяйства, т.к.
обрабатываемые земли здесь
используют лишь в половину своих
потенциальных возможностей. Всё
это позволит пусть не избежать, но
смягчить надвигающийся
продовольственный кризис.
поощряться экономически, как
Таковы проблемы энергетического
правительствами своих стран, так и
обеспечения природной
гуманитарной помощью третьих
консументной функции человека.
стран. Им должно быть обеспечено
прогрессивное современное
образование, где основы экологии
будут не последним предметом.
Однако, пища – далеко не всё, что
нужно современному человеку. Мы
уже обсудили продуцентную
функцию человечества. Весь
Важно продолжать работы по
комфорт, окружающий нас –
моделированию процессов
результат бесперебойной работы
изменения климата на планете, чтобы
добывающей и перерабатывающей
быть готовыми к ним в долгосрочной
промышленности, потребляющей
перспективе. Обязательны работы по
колоссальные объёмы энергии и
совершенствованию генетики
ресурсы недр планеты.
существующих сортов
сельскохозяйственных растений и
выведение новых сортов,
адаптированных к особенностям
климата будущего. Станет
171
Чистая вода
Мы выяснили, что для поддержания
Чистая вода – ценнейший ресурс человечества
жизнедеятельности человеку, как
сельскохозяйственных растений и
консументу, необходимо
животных, лов рыбы расходуется всё
органическое вещество других
больше и больше энергии. Но что
животных и растений. Извлекая из
более необходимо нашим телам,
него энергию, мы используем её на
нежели пища? Только одно – чистая
поддержание жизни в наших телах.
пресная вода.
Такова наша биология. Более семи
миллиардам человек на нашей
Есть один замечательный фильм –
планете ежедневно требуется пища.
постапокалиптический боевик
На выращивание
«Водный мир» режиссёра Кевина
172
Райнолдса (США, 1995 год). По
источники энергоресурсов. Теперь
сюжету фильма мы оказываемся в
попробуйте обойтись без воды!
далёком будущем, когда полярные
льды растаяли, уровень мирового
океана значительно поднялся и сушу
затопило. В новом, злом и страшном
мире, каждый вынужден выживать
как может. Вы можете смеяться, но
главными ценностями нового мира
оказываются топливо и… чистая
питьевая вода! Конечно, героев
фильма окружают целые океаны
воды, но это вода солёная и
непригодная для питья. Соленая
морская вода требует сложной,
энергозатратной и длительной
процедуры опреснения.
В дефиците пресной воды нет ничего
удивительного и это не выдумка
сценариста. Экологи уже сейчас
говорят о чистой воде из наших
кранов, как о ресурсе, который
может превратиться в самый
востребованный товар XXI века,
потеснив с этих позиций чёрное
«золото» – нефть – источник энергии,
топливо. Можно обойтись и без
нефти: мы в состоянии найти другие
Как и пища, вода обеспечивает
биологические потребности нашего
организма. Если без пищи мы можем
обходиться пару месяцев, то без
воды, в самом лучшем случае – не
больше 7-10 дней. В сильную жару
без воды человек протянет всего
несколько часов. Если при нехватке
питательных веществ наступает
чувство голода, то при нехватке воды
– жажда.
Начальные стадии обезвоживания
характеризуются чувством жажды,
головными болями,
головокружением, тошнотой,
слабостью. Кровь сгущается.
Сердечно-сосудистая система
работает с перебоями. Питательные
вещества, которые обычно
доставляются к клеткам с водой, не
поступают в ткани. Ухудшается
снабжение клеток кислородом.
Нервные клетки оказываются
наиболее чувствительными к
изменениям, происходящим в
организме: возникают галлюцинации,
судороги. Нарушается работа почек.
173
Челябинская область – край озёр
Живописное небольшое озеро Теренкуль, расположенное в санаторнокурортной зоне близ города Чебаркуль
Мочевина и другие продукты распада
веса в покое нужно 30 миллилитров
попадают в кровь, отравляя
воды. При занятии спортом или
организм. При 10% обезвоживании
интенсивной физической работе
начинается гибель клеток.
требуется ещё больше воды.
Несложно подсчитать, сколько воды
требуется для нашего организма
каждый день. На каждый килограмм
Учитывать это мы сейчас не будем.
Пусть средний вес человеческой
особи равен 50 кг. Тогда каждому
потребуется 1,5 литра чистой
174
питьевой воды
пшеницы – 1500 литров. Среднее
в сутки. Если
потребление воды при производстве
сейчас на этой
1 кг стали составляет 150 литров;
планете нас с
бумаги – 900 литров; резины – 1500
вами 7 млрд., то человечеству
потребуется около 10,5 млрд. литров
или 10,5 млн. кубометров воды
ежесуточно. К 2050 году нас станет
около 9 млрд. человек, при этом
пресной воды больше не станет.
литров; пластмасс – 2000 литров.
Нам и нашему производству нужно
всё больше и больше воды. Несмотря
на это, промышленники и
коммунальщики совершенно
бездумно сбрасывают токсичные
Мы сделали расчёт только на ту воду,
отходы прямо в водоёмы – резервы
что нужна нашему организму для
чистой пресной воды – делая их
поддержания жизни. Вместе с тем,
непригодными для использования в
затраты воды ещё более
будущем. Все должны понимать, что
колоссальны на осуществление
чем больше загрязнена вода, тем
продуцентной функции
больше будет стоить её очистка для
человеческого общества:
дальнейшего использования.
сельскохозяйственные нужды,
промышленные нужды, бытовые
расходы, производство
электроэнергии (охлаждающие
контуры реакторов и пр.).
В начале апреля 2012 года в
Челябинской области произошла
авария насоса на станции «Кварцит»,
в результате которой в реку Ай было
сброшено более 80.000 кубометров
Связь воды, сельского хозяйства и
канализации со всего Златоуста. Это
промышленности очевидна, ведь мы
всего на 20.000 кубометров меньше
потребляем воду не только в чистом
годового лимита для предприятия.
виде, но и с пищей, изделиями
Станция «Кварцит» должна подавать
предприятий. Известно, что для
всю городскую канализацию
производства 1 кг говядины
Златоуста на очистные сооружения,
требуется 15.000 литров воды, а 1 кг
прокачивая отходы на высоту более
175
60 метров. При этом насос уже ранее
доступа к чистой воде и качественной
неоднократно ломался, а средств на
канализации на протяжении всей
его замену не находилось. Как
своей жизни.
обычно в России – обходились
«заплатками». Более того, когда
случилась серьёзная авария, власти
пытались её скрыть и
общественность узнала о ней только
18-го апреля.
Как следует из доклада ООН
«Управление водными ресурсами в
условиях неопределенности и риска»,
к 2015 году доступ к чистой питьевой
воде получат 86% населения
развивающихся стран. При этом
Вспомните, давно ли так случалось,
около 1 миллиарда человек по-
что ваш дом оставался без воды
прежнему не имеют такой
более чем на сутки. Думаю, ожидание
возможности. Из них 40% проживают
в очереди к цистерне и походы за
в Африке южнее пустыни Сахары, как
бутилированной водой в соседний
продуктовый магазин забыть
сложно. А запах в туалете и
элементарная личная гигиена?
Теперь представьте, что
воды у вас нет и больше
никогда не будет…
Хорошо, если в шаговой
доступности есть
водоем. Страшно
представить, сколько
неудобств принесёт
отсутствие воды в
центральной сети. А ведь
сотни миллионов людей
по всей планете не имеют
раз там, где наблюдаются
самые высокие темпы
роста населения.
Получается, что рост
населения Земли уже
оставил без питьевой
воды каждого десятого.
В докладе говорится
ещё об одном
интересном факте.
Оказывается, в
последнее время все
чаще стали использовать
Чистая питьевая вода. Уже в
продаже
176
подземные источники воды, которые,
При этом, заключая соглашение
по своей сути являются
между собой, заинтересованные
невозобновляемыми ресурсами. В
стороны вопросы водоснабжения
связи с этим многие страны
никогда не затрагивают напрямую.
приобретают земли за пределами
Много такой «водоносной» земли
национальной юрисдикции,
покупается в Африке. Учёные
предполагая в будущем добывать там
предполагают, что засушливый
не нефть и газ, а питьевую воду.
африканский континент обладает
Транснациональное приобретение
земли в 2009 году составляло 15-20
млн. га. За период с 2006 по 2009 гг.
крупнейшими государствами-
огромными запасами пресной воды в
подземных горизонтах, которые не
подвержены сезонным засухам и
паводкам.
инвесторами стали: Китай,
Получается, вода уже сегодня стала
выкупивший при посредничестве
объектом покупки-продажи на
частных организаций права на
международной арене, пусть это и не
использование 1,24 млн. га земли на
афишируется. Вода – тот ресурс, за
Филиппинах; Южная Корея, купившая
который страны уже сейчас готовы
690.000 га земли в Судане;
платить. Настанет время, и страны
Саудовская Аравия, купившая
500.000 га в Танзании (по
данным «Наука за
будут готовы сражаться за
доступ к чистой воде.
Неравномерное
рубежом», №1, март
2011 года). В
настоящее время
транснациональное
приобретение земли
утроилось в масштабах,
составив более 70 млн. га
в год.
Около миллиарда человек
используют для питья
загрязнённую воду, которая
по цвету и консистенции
сравнима с вашим какао, но
далеко не так безопасна и
приятна на вкус. В
загрязнённой воде могут
содержаться вирусы, бактерии,
яйца паразитических червей,
ядовитые химикаты
177
распределение на нашей планете
При этом расход воды ещё сложнее
полезных ископаемых уже приводит к
прогнозировать, нежели расход
вооружённым конфликтам.
продовольствия. Плохо и то, что во
Продовольственный кризис и
многих «обеспеченных» ресурсом
нехватка пресной воды – на очереди.
странах люди в последнюю очередь
К методам снижения нагрузки на
водные ресурсы можно отнести: 1)
экономию воды при переходе на
солнечную, ветровую, геотермальную
энергетики; 2) межгосударственную
политику в области прогнозирования
и преодоления экстремальных
погодных явлений; 3) снижение
расходов воды при производстве
продуктов питания, путём выведения
новых устойчивых к недостатку влаги
сортов растений и пород животных, а
также через внедрение
инновационных технологий в
задумываются о ценности
обыкновенной воды, текущей у них из
кранов. По мнению большинства,
вода кажется чем-то настолько
обыденным, что просто не может
быть ценной. Между тем на очистку
сточных вод уходит немало энергии и
разнообразных химических веществ,
а более 80% сточных вод в мире
вообще не собираются и не
очищаются. Мало того, что не
используются вторично, но и
загрязняют стратегические резервы
пресной питьевой воды.
сельское хозяйство и обеспечение
В России, как кажется,
свободного доступа к ним наиболее
предостаточно пресной воды,
отсталых стран; 4) экономию воды на
энергии и всего на свете. Одного
производстве и в быту, сбор и
озера Байкал нам хватит надолго.
очистка сточных вод.
Может быть поэтому, одной и той же
Модернизация сельского хозяйства
развивающихся стран и экономия
воды в промышленности и быту –
основные возможности сохранения
резервов чистой воды на планете.
очищенной питьевой водой мы
умываемся и смываем фекалии в
туалете. Совершенно спокойно
относимся к утечкам воды. Нас это не
особо волнует. Те же счётчики на
178
трогают тонкие душевные струны
среднестатического россиянина. Там
всё настолько бедно, что отсутствие
воды никого не удивляет. Другое
дело, когда речь заходит о
Великобритании, достаточно
развитой стране, где, казалось бы,
никаких проблем быть не может.
Во всяком случае – с чистой
водой.
В 2012 году Англия отметилась
рекордной засухой, какой не было с
1976 года. За последние две зимы
уровень выпавших осадков был
значительно меньше нормы, что
привело к снижению уровня воды в
Утечка
воды в
одном из
общественных
туалетов. Сколько
мы теряем воды вместе с подобными
утечками вам никто не скажет
реках, водохранилищах и подземных
водоносных пластах до рекордно
низкой отметки. Для жителей Южной
и Восточной Англии с 5 апреля 2012
года были введены ограничения на
воду до сих пор установлены далеко
пользование водой. Ограничения
не у всех россиян. Что уж говорить о
коснулись примерно 1/3 британцев
протекающих кранах и давно не
(это более 20 млн. человек).
заменяемых ржавых трубах.
Введены запреты на все виды полива
Понимаю, что проблемы с водой
палисадников при домах, частных
жителей посёлка Алуваш в Индии и
садов. Это при том, что собственный
посёлка Цюйцзин в Китае вообще не
садик – излюбленное хобби многих
англичан. Введён запрет на
179
наполнение бассейнов и
питают океаны». Подключаясь к
искусственных водоемов, фонтанов,
океану, Лондон остаётся со своей
на мойку машин. Сокращён полив
протекающей трубопроводной сетью
общественных парков. Введён запрет
Викторианской эпохи и домами, не
на использование шлангов в личных
оснащёнными счётчиками.
хозяйственных целях. Нарушившим
Опреснение воды проводится самым
запрет грозит штраф в размере 1000
сложным и энергозатратным
фунтов стерлингов.
способом – методом обратного
Еще летом 2010 года в Бэктоне
(восточной части Лондона)
предусмотрительно был построен
осмоса. Вода получается
действительно чистой, но достаточно
дорогой.
первый завод по опреснению воды на
Если принять во внимание гипотезу о
материковой части Соединенного
том, что океаны в будущем будут
Королевства стоимостью 270 млн.
являться основным источником
фунтов стерлингов (Thames Gateway
питьевой воды, то опреснение воды,
Water Treatment Works). При
как технологический процесс должен
наступлении засухи такой завод
быть интересен любому государству,
сможет обеспечить 400.000 домов
имеющему выход к морю. Проблемой
140 литрами воды в сутки. Мартин
любого метода опреснения является
Бэггс, исполнительный директор
энергозатратность и дороговизна
компании по водоснабжению Thames
оборудования. Если Кувейт,
Water, сообщает: «существующих
расположенный на берегу
ресурсов – из неприливно-отливных
Персидского залива, может
рек и грунтовых вод – недостаточно
позволить себе роскошь зависеть от
для удовлетворения прогнозируемой
опресненной воды, то только потому,
потребности Лондона в воде.
что государство извлекает огромные
Поэтому мы подключаемся к новому,
доходы от продажи нефти.
безграничному ресурсу приливноотливной Темзы, которую извне
Опреснение воды по методу
обратного осмоса основывается на
180
Впуск
солёной
воды
Выпуск
солёной
воды
НАСОС
Рассол
Полупроницаемая
мембрана
Чистая вода
принципе избирательного
проникновения веществ через
полупроницаемые мембраны. В
нашем случае, вода свободно
проходит через мембрану, а соли –
задерживаются. Однако, если рассол
будет подаваться на мембраны под
обыкновенным давлением, тогда
молекулы воды будут легко
проходить через мембрану в сторону
их меньшей концентрации, т.е. в
рассол, что неприемлемо. Вот почему
рассол подаётся на мембраны с
помощью мощных насосов под
давлением 25 атмосфер и более.
Выпуск
чистой
воды
Упрощённая схема опреснения воды по методу
обратного осмоса
Вода может быть опреснена и
методом дистилляции. Принцип
достаточно прост, оборудование
стоит гораздо дешевле, но при
промышленных масштабах
производства воды есть
определённые проблемы с
образующейся накипью. Вода
нагревается и превращается в пар, в
то время как соли остаются в
рассоле. Пресная вода
конденсируется и используется.
181
Важно, что при более низком
Карибского моря до Израиля, от
давлении температура кипения воды
США до Китая.
снижается, и дистилляция требует
меньших затрат энергии.
Крупнейшему опреснительному
заводу в Австралии, снабжающему
Лидером в развитии технологий
водой Мельбурн, посвящён
опреснения воды называют Израиль.
документальный фильм Discovery
На сайте Министерства иностранных
Channel «Extreme Engineering:
дел Израиля совершенно серьезно
Drought-Proofing Australia» (2 серия 9-
пишут о двух тысячах лет развития
го сезона, 2011 год).
этой отрасли: «ещё во время Исхода
из Египта пророку Моисею довелось
по велению свыше превратить
соленые воды в пресные».
Если опреснение морской воды –
будущее, то для некоторых стран
мира оно уже наступило. Нам,
россиянам, несказанно повезло с
Сейчас времена уже не те: на Бога
огромными запасами пресной воды и
надейся, а сам не плошай. На
мы совершенно не задумываемся о
территории государства работает три
её грамотной добыче и сохранении.
крупных завода (в Ашкелоне,
Пальмахиме и Хадере). В самое
ближайшее время будут запущены
ещё два: в Ашдоде и Сореке.
Суммарная мощность
опреснительных заводов составит
более 500 млн. кубометров воды в
год. Это внушительные 60% от
общего потребления пресной воды
домохозяйствами. Израильская IDE
Technologies построила уже более
400 опреснительных комбинатов в
почти 40 странах мира, от
Проблемы чистой воды и её
источников автоматически возникают
в любом крупном городе. Сейчас в
города стремится попасть всё
«прогрессивное» население. Город
привлекает людей широкими
возможностями для самореализации,
но разрастание городов лишь
усугубляет многие экологические
проблемы, будь то рассмотренное
нами ранее избыточное
энергопотребление или нехватка
182
чистой безопасной питьевой воды. На
воды давно стало нормой для
графиках водопотребления нужды
большинства челябинцев.
крупных городов уже отмечаются
отдельно, наряду с тратами на
сельское хозяйство и
промышленность.
Вторая точка маршрута - река Миасс
в районе Троицкого моста, который
челябинцы часто называют
Кировским, т.к. на него от центра
Проблемы с водой есть в любом
города ведёт главная пешеходная
крупном городе и мой родной
улица Кировка. Здесь, прямо с моста,
Челябинск не стал исключением. В
вы можете наблюдать искусственно
Челябинске есть несколько
созданные в 70-х годах XX века
«экскурсионных» точек, где любой из
«карманы» – русла, которые были
жителей и гостей города сможет
призваны улучшать эстетику центра
воочие убедиться в наличии этих
города и увеличивать пропускную
проблем. И даже более глубоких, чем
способность реки во время паводков.
просто – экологических. Проблемы
Сейчас в карманах вода застаивается
уже давно приобрели системный
и они превращаются в болота. В
характер.
одном из карманов установлен
Первая точка экскурсионного
маршрута – водопроводный кран. Нас
фонтан, но делу он помогает мало.
Река гниёт и заболачивается.
заверяют, что качество воды
Третья точка маршрута –
соответствует всем нормативам и,
Шершнёвское водохранилище -
конечно, в России нет причин не
основной запас питьевой воды
верить чиновникам. Просто
города. С искусственным водоёмом
констатируем простой факт: вода из
давно не всё в порядке. Регулярно
крана невкусная. И пусть этот
мы наблюдаем его цветение.
параметр весьма субъективный,
Регулярно на берег выбрасывает
своим вкусовым рецепторам я
мертвую рыбу. Остаётся только
доверяю вполне. Использование
догадываться, какие божественные
дополнительных систем фильтрации
силы в этом повинны.
183
Четвёртая точка маршрута – торговоразвлекательный комплекс «Родник».
Комплекс назван в честь самого
настоящего родника, к которому
приезжали челябинцы со всего
города за вкусной и чистой водой.
Начали строить ТРК «Родник» и
настоящий родник исчез. В ходе
строительства был сдвинут
водоносный пласт земли. Родника
больше нет, но есть ТРК «Родник».
Развлекайтесь.
184
Углеводороды и мирный атом
Итак, производство и доставка
пресной питьевой воды и пищи
Солдат служит. Правительство добывает нефть.
Ирак, 2003 год
энергозатратны. Поговорим о других
взрослому мужчине необходимо
энергозатратах современного
около 3000 кДж энергии в день).
человека.
Разница в энергозатратах
Известно, что на каждого человека
сегодня расходуется от 8400 до
17.000 кДж энергии в день. Это много
больше, чем требует наша
физиология (для поддержания жизни
обеспечивается за счёт полезных
ископаемых планеты и определяет
высокий уровень жизни
современного человека. Большая
часть энергии, которая используется
для обеспечения социальной сферы
185
человечества, добывается путём
конечны и требуют замены в
сжигания таких углеводородов, как
ближайшей перспективе. Есть
нефть, каменный уголь, природный
скромные предположения, что к 2020
газ. Это тот углерод (C), что не
году мировое производство нефти
должен был вернуться в
может вырасти на 20% от ныне
действующую экосистему Земли, но
существующего уровня. Это
возвращён благодаря человеку.
произойдет, в основном, за счет
Отсюда мы получаем энергию и
роста добычи нефти в таких странах
огромное количество полезных
как США, Канада, Ирак и Бразилия.
веществ для своей социальной
Параллельно совершенствуются и
жизни. Переработка той же нефти
будут совершенствоваться дальше
даёт нам не только топливо и масла,
методы добычи нефти.
но и синтетические волокна,
пластмассы, поверхностно-активные
вещества, моющие средства,
красители, пластификаторы,
присадки и многое другое.
Мы уже говорили о том, что при
С другой стороны, есть такое
понятие, как «спрос на нефть». И вот
здесь не всё однозначно. Наиболее
развитые страны (Северная
Америка и Европа) уже
переключаются на
самых смелых расчётах,
энергосберегающие
каменного угля, природного газа
экологические технологии,
и нефти человечеству хватит
сокращая потребность в
ещё на 50-100 лет. Конечно, эти
углеводородах. Та же
цифры весьма условны.
Экономическая ситуация в
Германия решила в самое
ближайшее время «слезть»
мире постоянно
с углеводородной иглы,
меняется, и озвученные
получая энергию от
цифры призваны дать
солнца и ветра, показав
понять простому
человеку, что ресурсы
Нефть – биогенное вещество,
играющее в жизни современного
человечества не последнюю роль
186
тем самым пример всей Европе.
менее $50 за баррель? Особенно,
Одновременно с этим, США и ряд
когда вся экономика держится на
других стран уже меньше покупают
продаже углеводородов. Так что,
нефти, начав активную разработку
скорее к нефти иссякнет
собственных ископаемых. Китай и
коммерческий интерес, нежели
другие развивающиеся рынки
иссякнут её запасы. И Россия к этому
покупают нефть по прежнему много,
сейчас совершенно не готова,
но ждать от них существенно роста
продолжая развивать добычу
потребления не стоит, да и сами эти
полезных ископаемых, а не
экономики специалистами
наукоёмкие технологии и
признаются весьма нестабильными.
производство.
Получается весьма забавно: да,
Всё прогрессивное человечество уже
запасы нефти и прочих
сейчас серьёзно занимается
углеводородов на планете
поисками альтернативных, дешёвых и
ограничены; да, разработка нефти
безопасных источников энергии для
идет полным ходом. Но вот
своей продуцентной функции.
потребность в нефти будет со
временем только сокращаться. А
значит – будет падать и стоимость
барреля нефти на мировом рынке.
В сложившейся ситуации кажется
очевидным использование атомной
энергии. Нас убеждают, что ничего
страшного в атомной энергетике нет.
Если раньше мы ругали Россию за то,
Миллиарды лет родственные
что она много продает
процессы термоядерного синтеза на
непереработанных углеводородов за
Солнце обеспечивали и
границу, то теперь стоит задуматься
обеспечивают биосферу Земли
о том, что уже в самое ближайшее
необходимой энергией. Единственное
время продавать «сырые» нефть, газ
но: современную нам атомную
и уголь станет просто не выгодно
энергетику нельзя назвать дешёвой и
экономически. Какая выгода
безопасной. Зато в плюс – огромный
бюджету страны от нефти ценой
опыт в ядерной энергетике,
187
накопленный советскими и
значимости нового проекта. В 1946
российскими физиками. Опыт
году впервые на континенте Евразия
постройки и эксплуатации ядерных
в реакторе Ф-1 была осуществлена
реакторов и опыт предотвращения
самоподдерживающаяся цепная
техногенных катастроф, связанных с
реакция деления урана.
данной отраслью.
Чем отличается ядерный реактор от
История российской атомной
реактора управляемого
промышленности началась с
термоядерного синтеза? В первом
реализации советского атомного
случае – это распад тяжёлых ядер до
проекта. Отправной точкой стало
более лёгких; во втором случае –
секретное постановление
обратный процесс.
Государственного комитета обороны
«Об организации работ по урану»,
подписанное в 1942 году. Академии
наук было предписано «возобновить
работы по исследованию
осуществимости использования
атомной энергии путем расщепления
ядра урана и представить доклад о
возможности создания урановой
бомбы или уранового топлива».
В феврале 1943 года
Государственный комитет по обороне
назначил профессора Игоря
Васильевича Курчатова научным
руководителем работ по урану.
Родился учёный на Урале. Именно
И.В. Курчатов окончательно убедил
Иосифа Сталина в важности и
Исследования проведённые в
реакторе Ф-1 позволили уже в 1948
году запустить первый
промышленный реактор А по
производству плутония мощностью
100 МВт. Он заработал на комбинате
№ 817 (ныне ПО «Маяк», г. Озерск
Челябинской области).
С сайта Госкорпорации «Росатом»:
«Сегодня атомная отрасль России
представляет собой мощный
комплекс из более чем 270
предприятий и организаций, в
которых занято свыше 190 тыс.
человек. В структуре отрасли –
четыре крупных научнопроизводственных комплекса:
188
предприятия ядерно-топливного
безопасные источники энергии, такие
цикла, атомной энергетики, ядерно-
как энергия солнца, ветра, тепло
оружейного комплекса и научно-
Земли и прочее, но их нельзя сегодня
исследовательские институты. Кроме
рассматривать как стопроцентную
того, после включения в состав
замену нефти, угля и газа. А
Госкорпорации «Росатом» ФГУП
экономики некоторых стран,
«Атомфлот» сюда же можно включить
исторически лишенных полезных
самый мощный в мире ледокольный
ископаемых и значительной
флот».
территории, таких как Япония,
Отлично. Но нас интересует другой
вопрос: безопасна ли атомная
энергетика для биосферы Земли
оказываются ещё более зависимы от
мирного атома.
После аварии на АЭС «Фукусима»,
или работы в данном
в марте 2011 года, под давлением
направлении необходимо
общественности все японские
постепенно сворачивать?
Ответ на данный вопрос дать
практически невозможно.
Однако, очевидным
является тот факт, что
энергия, получаемая при
трансформации ядер –
единственный мощный
источник энергии, способный
заменить традиционные
углеводороды на 100% уже
сейчас и обеспечить рост
энергопотребления
человечества в будущем.
Конечно, существуют более
реакторы были остановлены
для планового технического
обслуживания.
Предполагалось, что они
будут законсервированы
навсегда, а японцы перейдут
на альтернативные источники
энергии и традиционные
энергоресурсы. Считалось, что
у японцев достаточно
инноваций для этого, но уже в
июне 2012 года японский
премьер-министр Йосихико
Нода принимает решение о
том, что реакторы №3 и №4
189
на АЭС «Охи» должны быть вновь
не выбрасывает окислов и пыли. При
запущены. «Дешевая и стабильная
этом она производит 14 кубических
электроэнергия является жизненно
метров высокорадиоактивных
необходимой. Если все реакторы,
отходов (облученное топливо, 97%
которые ранее обеспечивали 30%
которого теоретически можно
электроэнергии в Японии, не будут
регенерировать и повторно
работать, японское общество не
использовать), 500 кубических
может выжить», – заявил Йосихико
метров низко- и
Нода.
среднерадиоактивных отходов и
Утверждается, что если посмотреть
одномоментный «выхлоп» ядерного
реактора и станций на традиционных
теплоносителях мощностью в 1000
МВт (6,6 миллиарда кВт-ч в год), то
первый окажется много «чище».
выбрасывает в окружающую среду
приблизительно 300 Кюри
радиоактивности ежегодно, большая
часть которой состоит из
существующих в природе изотопов
химических элементов.
Основатель и президент
Во Франции, на родине Б. Комби, по
Международной ассоциации
данным Международного агентства
«Защитники природы за атомную
по атомной энергии (2011 год), на
энергетику», француз Бруно Комби
атомных электростанциях
пишет, что электростанция на
производят 439,73 млрд кВт·ч/год,
жидком топливе сжигает 1,52
уступая по этому параметру лишь
миллиона тонн углеводородов
США (836,63 млрд кВт·ч/год). При
ежегодно, сбрасывая в атмосферу
этом во Франции самая высокая
2,4 миллиарда кубических метров
плотность атомных электростанций в
углекислого газа, 91000 тонн окислов
мире. Россия по этому параметру (до
серы (SO2), 6400 тонн окислов азота
событий на японской АЭС
(NOX) и 1650 тонн пыли.
Фукусима-1) находилась на
Атомная электростанция потребляет
четвёртом месте, производя на
27 тонн обогащенного до 3% урана,
190
атомных реакторах 160,04 млрд
тогда как электрическая – всего
кВт·ч/год.
1000МВт.
Госкорпорация «Росатом»
Образовавшиеся в реакторе нейроны
прикладывает достаточные усилия
находятся в свободном состоянии и
для популяризации идей мирного
способны вызвать расщепление
атома среди населения России.
атомного ядра и, соответственно –
Например, Росатомом были сняты
рождение новых нейтронов. Говорят:
три замечательных получасовых
запущена цепная реакция. Если
научно-документальных фильма о
человек не будет контролировать
российской ядерной энергетике:
ситуацию, цепная реакция будет
первый, второй и третий фильмы. Тем
нарастать лавинообразно, что
не менее большая часть россиян по
приведёт к перегреву и взрыву
прежнему боится атомной энергии,
атомного реактора.
считая её опасной и ненадежной. Так
ли это?
Значит, нужно контролировать
«количество» нейтронов в активной
В основе работы любого атомного
зоне реактора. Контроль
реактора лежит размножение частиц
осуществляется через выполнение
– нейтронов. Нейтроны рождаются в
двух взаимоисключающих команд:
результате расщепления атомного
ядра. Данный процесс
экзотермический, т.е. происходит с
выделением значительных количеств
тепловой энергии, которая
трансформируется в электрическую.
Сразу отметим, что при этой
трансформации теряется огромное
количество энергии. Например,
тепловая мощность реактора модели
ВВЭР-1000 составляет 3000МВт,
1) добавить нейтронов в активной
зоне реактора чтобы увеличить
интенсивность цепной реакции и,
следовательно, увеличить
тепловыделение реактора (т.е.
увеличить его мощность);
2) уменьшить количество нейтронов
в активной зоне реактора,
снизить интенсивность цепной
191
Элементы устройства реактора
модели ВВЭР-1000
поглощающие нейтроны и не дающие
им вызвать цепную реакцию. Чем
больше стержней СУЗ опускают в
реактор и чем глубже их опускают,
тем больше свободных нейтронов
«отлавливается» и мощность
реактора снижается. В реакторе
модели ВВЭР-1000 в качестве
поглотителя нейтронов используют
карбид бора и титанат диспрозия.
Понятно, что извлекая стержни СУЗ с
поглотителем нейтронов из активной
зоны реактора мы увеличиваем его
5-й энергоблок Нововоронежской
АЭС, запущенный в эксплуатацию в
1980 году. Здесь впервые был
использован реактор модели
ВВЭР-1000. Фото: Илья Шестаков
мощность. Аналогичный эффект
может быть наблюдаем при замене
отработанных топливных элементов –
источников нейтронов.
Основой современной атомной
реакции и, следовательно,
уменьшить тепловыделение
реактора (т.е. уменьшить его
мощность или вовсе остановить,
заглушить).
энергетики являются ВВЭРы, или –
Водо-Водяные Энергетические
Реакторы. Система состоит из двух
водяных контуров: внутреннего и
внешнего. Во внутреннем вода
разогревается горячими твэлами –
Регулируют работу реактора стержни
тепловыделяющими элементами. Это
специальной системы управления и
сложно устроенные стержни,
защиты (СУЗ). Стержни содержат в
содержащие внутри себя таблетки
своём составе вещества,
диоксида урана или другого ядерного
топлива. Тяжелые ядра урана-235
192
делятся с выделением значительного
сложные, дорогостоящие и
количества тепловой энергии,
энергоёмкие процессы утилизации
которая разогревает твэлы. При
отработанных стержней. Твэлы,
диаметре 9,1-13,5 мм стержни
после их извлечения из реакторов,
достигают в длину несколько метров.
должны проходить выдержку в
течение 3-6 лет в специальных
Разогретая стержнями вода передаёт
хранилищах. Только потом их можно
через теплообменник своё тепло
транспортировать к месту
воде внешнего контура, превращая
переработки. Трудности вызывает
её в пар. Пар приводит в движение
также утилизация и захоронение
лопасти турбины генератора,
отходов, непригодных к регенерации.
который и производит электричество.
Стоимость всех этих мер оказывает
Для процесса обратной конденсации
существенное влияние на
пара внешнего контура в исходное
экономическую эффективность и
жидкое состояние используют воду
безопасность эксплуатируемых
из водоемов-охладителей и
атомных электростанций. Например,
атмосферный воздух. Охлаждение
авария на Чернобыльской АЭС (1986
воды внешнего контура происходит в
огромных
гиперболоидных
охладительных башнях –
4
1
5
градирнях – самой
заметной части АЭС.
Подсчитывая
экономическую выгоду
3
2
6
при использовании
«дешёвой» атомной
энергии, простой
обыватель часто не
учитывает длительные,
Принципиальная схема Водо-Водяного Энергетического Реактора.
На схеме: 1 – стержни; 2 – внутренний контур; 3 – внешний контур;
4 – турбина; 5 – генератор; 6 – конденсатор
193
год) произошла из-за нарушения
человеческий фактор будет
эксплуатационного режима станции,
оставаться одной из основных
непродуманной конструкции
причин потенциальных аварий. Да,
стержней СУЗ и неверных действий
совершенствуются системы
персонала в сложившейся
управления реакторами, конструкции
критической ситуации; а авария на
твелов и СУЗ, но на низком уровне
ПО «Маяк» (1957 год) – из-за
реактор остаётся незащищённым от
нарушения системы охлаждения при
«дурака». По-прежнему, чтобы
хранении отработанных
оперативно решать нештатные
высокотоксичных радиоактивных
ситуации на старых реакторах, нужно
отходов.
отлично разбираться в нюансах
Вот что пишет Николай Бурдаков,
один из ведущих специалистов по
графитовой тематике, ветеран
атомной отрасли (ПО «Маяк», 2009
год): «На ближайшие 10-15 лет
работы реактора, буквально
«чувствовать» его, жить им. Таких
высококвалифицированных
специалистов остаётся в отрасли всё
меньше.
придется эксплуатировать на АЭС
Замечу, что первая в мире Обнинская
реакторы, обладающие некоторыми
АЭС проработала почти 48 лет без
недостатками с точки зрения
серьёзных аварий. В строительстве и
безопасности, поэтому строгое
эксплуатации станции принимали
соблюдение норм безопасности,
участие виднейшие специалисты
заложенных в технологическом
Советского Союза: И.В. Курчатов,
регламенте, является законом для
Н.А. Доллежаль, С.М. Фейнберг и
эксплуатационного персонала
другие, стоявшие у истоков мирного
ядерных реакторов». По сути дела
атома.
автор говорит о том, что при
современном состоянии
отечественной атомной отрасли с
технически устаревшими реакторами,
Итак, основными необходимыми
элементами обеспечения
безопасности работы реакторов
являются:
194
1) человеческий фактор;
2) непрерывное обеспечение
охлаждения реактора;
3) непрерывное снабжение
электричеством насосной станции,
подающей воду в реактор, и
обеспечивающей работу системы
управления и защиты (СУЗ);
4) соблюдение норм по размещению
стержней СУЗ.
Ещё одна проблема атомной отрасли
лежит уже в социальной плоскости.
любого гражданина, вопрос
честности и полной ответственности
государства перед каждым жителем,
так или иначе пострадавшим от
техногенной аварии с участием
мирного атома. Только по
достижении государством всех этих
качеств, мы можем сказать: атомная
энергетика относительно безопасна
для общества и природы. Но даже в
этом случае атомную энергетику
нужно рассматривать как временную
меру по обеспечению человечества
энергией.
Замечательный документальный
Может сравнение будет
фильм Алексея Поборцева «Атомные
неправильным, но любая авария на
люди» (2006 год) как раз
АЭС, сопровождающаяся гибелью и
рассказывает о том, к каким
вынужденным переселением людей,
последствиям может привести одна
вполне равносильна любому иному
единственная техногенная
бедствию или катастрофе, будь то
катастрофа с участием АЭС. В
цунами, землетрясение, ураган или
фильме говорится о том, что
наводнение. Разве что негативный
государство практически бросило на
эффект от аварии на АЭС гораздо
произвол судьбы людей,
более длителен и глубок.
пострадавших от аварии на
Длительность обеспечивается
Чернобыльской АЭС. Мы приходим к
периодами распада радиоактивных
выводу, что развитие в России
элементов, а глубина – воздействием
атомной энергетики – это ещё и
на геном половых клеток с
вопрос открытости отрасли для
последующим рождением уродов.
195
Наводнение 7 июля 2012 года в
городе Крымске (Краснодарский
край) ещё раз наглядно
продемонстрировало, что само по
себе наше государство ни за что не
умеет быть ответственным. Люди
даже не были оповещены о
возможном затоплении. И есть ли у
простых граждан после этого
уверенность в том, что в случае с
аварией на объектах мирного атома
власти будут действовать не в
пример профессиональней? История
двух аварий (ПО «Маяк» и Чернобыль)
говорит об обратном.
196
Альтернативная энергетика
Итак, атомная энергетика способна
уже сегодня обеспечивать всё
возрастающие энергозатраты
Вопреки сложившимся традициям: спортивный
электромобиль Tesla Roadster на фоне
ветрогенераторов ветряной электростанции.
Фото: teslamotors.com
человека. Однако, здесь мы
традиционных углеводородов к
сталкиваемся с рядом трудностей,
альтернативной энергетике –
одна из которых – высокая
возобновимым источникам энергии
токсичность отходов атомной
(ВИЭ). К таковым относят
промышленности и
безответственность правительств.
Поэтому, мирный атом мне видится
лишь переходным этапом от
геотермальную энергетику, ветровые
электростанции, солнечные
электростанции, малые
197
гидроэлектростанции, приливные
электростанции и биоэнергетику.
Есть куда развиваться.
Среди немногих объектов
Конечно, эффективность подобных
альтернативной энергетики России
источников энергии неодинакова на
стоит особо отметить Мутновскую
территории государства: где-то
геотермальную электростанцию
больше солнца, где-то больше ветра,
(Камчатка), запущенную в
где-то эффективнее устанавливать
эксплуатацию в 2003 году. Станция
малые гидроэлектростанции (есть
использует тепло Земли для
перепады высот и быстрые реки), а
выработки 60МВт энергии. К
приливные возможны только на
подобному типу альтернативных
побережьях. Вот что написано на
станций можно также отнести
сайте Министерства энергетики
Верхне-Мутновскую ГеоЭС
Российской Федерации о
(Камчатка, 12МВт), Паужетскую
современном положении дел в
ГеоЭС (Камчатка, 12МВт),
области использования ВИЭ: «Объём
Менделеевскую ГеоЭС (Курильские
технически доступных
острова, 3,6 МВт), Океанскую ГеоЭС
возобновляемых источников
(Курильские острова, 2,5МВт).
энергии в Российской Федерации
Среди электростанций,
составляет не менее 24 млрд.
использующих энергию ветра,
тонн условного топлива.
особо отметим Куликовскую
Доля электроэнергии,
ветряную электростанцию
вырабатываемой в
(Калининградская область,
России с использованием
5,1 МВт), Анадырскую ВЭС
возобновляемых
(Чукотка, 2,5 МВт),
источников, в 2008 году
Калмыцкую ВЭС
составила около 1%».
(Калмыкия, 2 МВт) и ВЭС
Цифра в 1% выглядит
Тюпкильды
весьма
(Башкирия, 2 МВт).
жизнеутверждающей.
Отметим так-же
198
экспериментальную и единственную
Посмотрим на мощности уже
приливную электростанцию России –
эксплуатируемых в России станций:
Кислогубскую ПЭС, мощностью в 1,7
максимум – 60МВт. При этом одна
МВт (Мурманская область); малые
единственная Балаковская АЭС
ГЭС в Карелии, на Алтае и Северном
(Саратовская область) на 4-х
Кавказе.
реакторах даёт 4000 МВт.
29 сентября 2010 года в
Другое дело, если у вас есть
Белгородской области, на
собственный дом или вы поставили
территории ООО «Агро-Белогорье»
целью запитать энергией коттеджный
заработала первая
кооператив или малый бизнес. ВИЭ
фотоэлектрическая станция. Общая
способны обеспечить
мощность энергостанции составляет
децентрализованную от
всего 100 кВт. Электростанция не в
энергосистем форму снабжения
состоянии обеспечить
электричеством – в этом их
энергетическую независимость всему
однозначное преимущество.
агрокомплексу. Однако на
территории комплекса уже
располагается пять ветряков, а в
дальнейшем планируют установить
биогазовую установку. Таким
образом, в будущем, агрокомплекс
может стать независимым от
центральной электросети.
В развитых странах владелец
собственного дома, использующий
альтернативные источники энергии,
не только обеспечивает себя
энергией на 30-50%, но ещё получает
налоговые льготы на оплату
энергоресурсов из центральных
сетей. В России подобной практики
Конечно, мощности самой крупной из
нет, поэтому альтернативная
ныне существующих альтернативных
энергетика частного сектора
электростанций не хватит для
остаётся прерогативой богатых и
бесперебойного обеспечения города-
экологически настроенных граждан.
миллионника или крупного
То есть – единиц.
металлургического производства.
199
Наиболее перспективным и
конструкции холодную воду, а с
доступным источником
другого получать горячую (даже –
возобновляемой энергии является
кипяток). Простейший проточный
Солнце. Рассмотрим этот
водонагреватель собран. На его
неисчерпаемый источник энергии
работу затрачивается исключительно
подробнее.
энергия солнца. Такой солнечный
Представим садовый участок. Вода
подведена, но только холодная. В
солнечный жаркий летний день очень
нагреватель можно разместить на
крыше садового домика – ведь всё
равно место пустует.
тёплую воду можно получить прямо
В Европе налажен промышленный
из бака. Солнце совершает свою
выпуск систем, сходных по принципу
работу, но пассивно. Мы не
действия с описанной выше. Они
используем его возможности
называются вакуумными
полностью. Нам стоит собрать
солнечными коллекторами.
солнечный
водонагреватель. Для
этого потребуется
плоский ящик,
1
4
внутренности которого
мы выкрасим в чёрный
6
цвет. Сверху ящик будет
накрыт стеклом. Внутри
5
ящика мы пропустим
змеевик из
металлических труб,
также выкрашенных в
2
3
чёрный цвет. Теперь
достаточно пустить с
одного конца
Принципиальная схема вакуумного солнечного коллектора. На
схеме: 1 – внешний блок (солнечная тепловая труба); 2 – внутренний
блок теплообменника; 3 – подача холодной воды; 4 – горячая вода;
5 – центральные теплосети; 6 – микрокомпьютер
200
Коллектор состоит из внешнего
блока и внутреннего теплообменника.
Солнечная тепловая труба имеет
Солнечные коллекторы для нагрева воды
широко распространены на Кипре. Фото:
Вячеслав Антипин
устройство схожее с бытовыми
энергии. Такой солнечный коллектор
термосами. Внешняя её часть
способен нагревать воду вплоть до
прозрачна, а на внутренней стороне
температуры кипения даже при
нанесено покрытие, эффективно
отрицательной окружающей
поглощающее солнечную энергию.
температуре.
При этом между внешней и
внутренней стеклянной трубкой
находится вакуум, что позволяет
сохранить до 95% улавливаемой
Теплообменник установлен в доме и
интегрирован в систему тепловых
сетей. Техническая разогретая вода с
крыши отдаёт своё тепло бытовой
201
воде, поступление которой в
19,9МВт, что достаточно для
домашнюю теплосеть регулируется
обеспечения 25 тысяч домов.
микрокомпьютером. Когда солнца
недостаточно или день очень
холодный, компьютер пускает
горячую воду из центральных
теплосетей. Если коллектор работает
с полной отдачей (летний жаркий
день) внешние тепловые сети не
используются, а значит идёт
Вокруг башни расположены 2650
гелиостатов – зеркал площадью 120
м2 каждое на 185 гектарах земли.
Зеркала точно выстроены, чтобы
лучи распределялись равномерно по
поверхности башни. Они раскаляют
теплоноситель внутри башни до
экономия по теплосчётчику.
+500°C. Электростанция работает
Более сложный солнечный коллектор
Круглосуточная работа
можно собрать из большого старого
обеспечивается благодаря тому, что
зонта и кусочков зеркал. Зеркала
в качестве накопителя тепла
будут фокусировать яркие солнечные
используется расплавленная соль, а
лучи в определённой точке, нагревая
не вода. Тепла жидкой соли хватает
любой предмет, помещённый в эту
на 15 часов работы без Солнца.
область. Подобный коллектор
Расплавленная соль превращает
собирал Сундук из фильма Генриха
воду в пар, который вращает турбины
Оганесяна «Три плюс два» (1963 год).
электрогенераторов.
При определённой сноровке на таком
приборе можно пожарить любимую
круглые сутки, 270 дней в году.
На других солнечных
яичницу.
электростанциях Valle 1 и Valle 2,
Аналогично устроена солнечная
(Кадис, Испания) солнечные лучи
энергетическая башня Gemasolar
фокусируются на трубках с
Power Plant, построенная в 2011 году
технической жидкостью с помощью
в городе Фуэнтес-де-Андалусия
изогнутых зеркал. Площадь
(Испания). Мощность станции –
электростанций составляет 510.000
построенных в Сан - Хосе-дель-Валье
м2, а мощность – 50МВт каждая. В
202
Солнечная башня и коллекторы Torresol Energy
Солнечная энергетическая башня Gemasolar Power Plant (2011 год). Фото:
torresolenergy.com
качестве накопителя энергии
модулями снабжались, в лучшем
используется расплавленная соль,
случае, спутники и калькуляторы.
тепла которой хватает на 7 часов
Теперь подобные батареи ставят на
работы без Солнца.
крыши домов, в осветительные
Ещё более привычны для нас
солнечные батареи, основанные на
прямом превращении кванта света в
бытовые приборы и встраивают в
корпуса сотовых телефонов,
калькуляторов, часов.
электричество. Раньше такими
203
Возьмём, к примеру, часы. Сейчас
Более доступны часы на солнечной
интерес к наручным часам снижен,
батарее фирмы Casio (название
т.к. мы можем посмотреть время на
технологии Tough Solar). Часы Casio
своём телефоне, который почти
традиционно многофункциональны:
всегда при нас. Хорошо, если ваш
цифровой компас, высотометр,
телефон – Nokia 1110. Монохромный
барометр, термометр, настройка по
дисплей контрастен, что позволяет
радиочастотам и прочее, что никак не
легко считать время, просто достав
способствует экономии энергии.
телефон из кармана. А если у вас
Например, солнечные Casio Edifice,
смартфон? Кто знает, какой путь
помимо огромного числа функций,
более энергоэффективен: регулярная
имеют целых пять независимых
активация дисплея смартфона или
моторов. Получается, что солнечная
хорошие кварцевые часы с
батарея лишь способствует
подзарядкой батарейки от
длительной службе батареи, не
альтернативных источников энергии?
обеспечивая абсолютной
Первый пример: часы Seiko Astron.
автономности.
Пожалуй, это первые часы,
Говоря о кварцевых часах, отметим
корректирующие время по спутникам
другие механизмы подзарядки
GPS. В них установлен
батарейки. Например, энергия для
энергосберегающий модуль GPS, что
работы часов Tissot PRC200
позволяет часам точно показывать
Autoquartz производится
время в любом часовом поясе и,
генератором, который заряжает
более того, запитываться лишь от
литиевую аккумуляторную батарею
солнечной энергии (в часы встроен
от обычного повседневного движения
фотоэлектрический элемент).
рукой. Полностью заряженная
Конечно, соединение с GPS
аккумуляторная батарея
происходит по нажатию кнопки на
обеспечивает ход часов в течение
корпусе, а не постоянно.
50-100 суток. Срок службы батареи –
15 лет.
204
Часы с альтернативными
источниками энергии
+30…+32°C в течение всего года.
Полного заряда аккумулятора хватит
на 10 месяцев работы. Часы Seiko
Thermic были выпущены
ограниченным тиражом и
представляют интерес для
коллекционеров.
Не стоит забывать о классических
механических часах, стрелки которых
приводит в движение энергия сжатой
пружины.
Вернемся к солнечной энергии.
Другой пример её «бытового»
использования – светильники и
сотовые телефоны. Лампа Суннан из
IKEA заряжается полностью за 12
Tissot PRC200 Autoquartz. От
взмаха руки. Фото: tissot.ch
часов в солнечный день и способна
потом на этом заряде работать до 3
часов. Один час зарядки на прямом
Ещё одна любопытная модель – часы
Seiko Thermic способные заряжаться,
используя разницу между
температурой запястья и
окружающей средой. Эта
особенность делает сложным их
использование в странах с
тропическим климатом, где
температура воздуха составляет
солнце телефона PUMA Phone от
Sagem позволит пообщаться минуту и
отправить пару SMS.
Энергоэффективность незначительна
– но это уже один маленький шажок в
верном направлении. Кто знает,
может быть в следующем поколении
смартфонов iPhone появится
солнечная батарея и альтернативная
энергетика станет модной?
205
Конечно, у солнечной энергетики
есть определённые перспективы. 13
Альтернативная энергия в быту
апреля 2012 года, в Саудовской
Аравии была запущена одна из самых
мощных солнечных станций в мире.
Изогнутые шлифованные
металлические листы фокусируют
солнечный свет на трубах с водой,
нагревая её для нужд кампуса
столичного женского университета
Эр-Риада. Планы на будущее ещё
более масштабны. Например, к 2016
году компания Nur Energie планирует
в пустыне Сахаре (на территории
Туниса) построить станцию
мощностью в 2000 МВт. Мощность,
сопоставимая с АЭС.
Итак, использование солнечной
энергии – уже не фантастика.
Садовый светильник
Солнечные панели появляются даже
в таких бытовых приборах, как
образом, чтобы дом эффективно
светильники, часы и сотовые
использовал солнечную энергию
телефоны.
зимой и летом. Мы можем снабдить
При проектировании загородного
дома мы можем экспериментировать
с его расположением относительно
сторон света, с площадью оконных
конструкций, внутренним
расположением комнат таким
дом системой вакуумных солнечных
коллекторов, что обеспечит нам
горячую воду и отопление, а
освещение дома можно организовать
за счет светодиодных светильников,
подключенных через блок
206
аккумуляторов к солнечным
мы и говорили в начале главы.
фотоэлементам.
Полагаться на какой-либо один
Солнечную энергетику по праву
можно назвать одной из самых
интересных для
децентрализованного снабжения
энергией частного сектора. Солнце
есть везде и всегда. Однако,
солнечная инсоляция сильно
альтернативный источник энергии
было бы безумием. Поэтому на рынке
сейчас представлены комплексные
решения, сочетающие в себе
солнечные коллекторы и
фотоэлектрические панели, ветряки
и малые гидроэлектростанции.
изменяется от одной точки земной
Если быть честным – даже
поверхности к другой.
альтернативные источники энергии
Все остальные альтернативные
источники энергии, так или иначе,
требуют определённых жёстких
условий для своей работы. При этом,
если солнечные коллекторы, ветряки
и малые гидроэлектростанции ещё
доступны рядовому гражданину для
установки прямо на территории
своего участка земли, то организация
геотермальных и приливных
электростанций требует
колоссальных капиталовложений,
инженерных навыков и специального
оборудования, которого у рядового
гражданина просто не может быть.
Конечно, альтернативная энергетика
– удовольствие не из дешёвых, о чём
не являются однозначно
экологически безопасными. Скажем
так: их экологическое воздействие на
среду вообще плохо изучено. Многие
установки ВИЭ уже на стадии
проектирования и производства не на
100% экологичны. Выводы об этом
делают на основе анализа
материалов изготовления и
особенностей их добычи, нюансов
энергоэффективности производства
компонентов энергоблоков, наличие
аккумуляторных батарей и прочее.
Проблемы возникают и при
эксплуатации подобных
электростанций.
Ветроустановки очень шумные.
Инфразвук от их огромных лопастей
207
может отрицательно воздействовать
на живых существ. При их
интенсивном использовании в районе
станции наблюдается изменение
микроклимата, связанное с
нарушением естественных
воздушных потоков.
Изготовление оборудования для
солнечной энергетики требует
дорогостоящих материалов и
Ветроустановки для производства энергии на
Кипре. Фото: Вячеслав Антипин
выходить из строя, требуя замены.
Более того, солнечные станции для
выработки энергии в
«промышленных» масштабах
занимают огромные площади.
Понятно, что эти земли исключаются
из любой иной хозяйственной
деятельности человека.
больших энергозатрат. При этом
солнечные батареи могут легко
208
Так или иначе, уже в самом
ближайшем времени человечество
столкнётся с проблемой
самообеспечения энергией.
Необходимо уже сейчас обсуждать и
воплощать любые идеи в области
оптимизации существующих и поиска
новых источников энергии. Ведь от
использования нефти, природного
газа и угля в самом скором времени
придётся отказаться.
Можно с пеной у рта доказывать
преимущества того или иного
источника энергии (атомной,
солнечной, ветряной, геотермальной
и прочее), но одно известно точно:
массовая ориентация на одну
технологию добычи энергии грозит
таким-же экологическим кризисом,
как и ориентация на любую другую.
Время складывать все яйца в одну
корзину давно прошло. Наступила
эра разнообразия.
209
Энергосбережение
11 марта 2011 года – знаменательная
дата, как для сторонников развития
мирного атома, так и для
приверженцев возобновляемых
источников энергии (ВИЭ). После
мартовских событий правительства
двух стран мира – Японии и Германии
– под давлением общественности
сделали волевую попытку изменить
Опыт проводимых в Японии акций Cool Biz
доказывает, что кондиционер может не только
тратить, но и сохранять электроэнергию
Германии события назревали уже
достаточно давно, то японское
правительство было вынуждено
значительно пересмотреть свои
планы на энергетику будущего только
в 2011 году.
дальнейшую стратегию развития
11 марта 2011 года, в 14.46 по
энергетической отрасли. Если в
местному времени, у восточного
210
побережья острова Хонсю в Японии
одной из крупнейших АЭС мира,
произошло сильнейшее
вырабатывая на шести энергоблоках
землетрясение за всю историю этого
4700 МВт энергии.
государства. Сразу же, от
подземного толчка, 11 энергоблоков
японских АЭС из 54 существующих
были автоматически остановлены. К
реакторам было подано аварийное
питание от дизельных
электростанций, расположенных в
месте, недоступном стихии. Дело в
том, что после остановки
тепловыделение реакторов
составляет около 6,5% от рабочей
мощности. Именно для отвода
данного тепла, во избежание
перегрева реактора и взрыва,
необходимо охлаждение, которое
обеспечивают резервные источники.
Уже через две минуты после
землетрясения волна цунами в 13
метров докатилась до АЭС
Фукусима-1. Волна оказалась чуть
выше, чем та, на которую были
рассчитаны защитные механизмы
станции. Электропитание с
резервных дизельных
электростанций было прервано.
Остановленные реакторы оказались
без охлаждения. В реакторных
блоках стал снижаться уровень
теплоносителя и повышалось
давление пара. Пар стали сбрасывать
в гермооболочку – защитный купол
над реактором. Затем пар стали
На атомной электростанции
стравливать в атмосферу. Однако,
Фукусима-1 все три работающих на
из-за окисления оболочки ТВЭЛов
момент аварии энергоблока были
паром, под обстройкой энергоблока
остановлены в штатном режиме.
№1 стал скапливаться водород (Н2).
Фукусима-1 – первая АЭС,
Водород смешался с воздухом,
построенная и эксплуатируемая
образовав гремучую смесь. 12 марта
Токийской энергетической компанией
2011 года произошел взрыв на
(TEPCO). Её эксплуатация была
первом энергоблоке с обрушением
начата в далёком 1971 году. На
бетонных конструкций над
момент аварии, Фукусима-1 была
реактором.
211
Утром 14 марта 2011 года произошёл
компенсационных выплат может
аналогичный взрыв на энергоблоке
достичь сотен миллионов долларов.
№3. Реактор опять-же не пострадал.
Несколько человек погибло ещё в
Ранним утром 15 марта 2011 года
момент аварии и многие пострадали
произошёл новый взрыв гремучей
при её ликвидации.
смеси водорода и воздуха на
энергоблоке №2 с частичным
нарушением целостности
гермооболочки. Сразу же уровень
радиации существенно повысился.
Вместе с этим произошёл пожар в
хранилище отработанного топлива на
энергоблоке №4, который
оперативно потушили. В дальнейшем
удалось стабилизировать ситуацию,
осуществляя заливку блоков водой с
суши, моря и воздуха, используя
силы инженеров, военных, пожарных,
полиции и добровольцев. Однако,
возникла проблема с
высокорадиоактивной водой,
попадавшей в море. Это проблему
решили установив замкнутую
систему насосов, включающую в себя
аппараты по охлаждению и очистке
отработанной воды.
Примерно 80.000 человек были
вынуждены переселиться из зоны
отчуждения. Общая сумма их
Крупнейшая авария с времён
Чернобыльской катастрофы навсегда
изменила отношение людей к
мирному атому. «Тройное бедствие» –
землетрясение, цунами, техногенная
катастрофа – поставило под удар
одну из сильнейших экономик мира.
Сразу после аварии в Японии были
заглушены все атомные реакторы.
Впервые, после топливного кризиса
1974 года, когда резко подскочили
цены на нефть, японское
правительство использовало
административные методы по
обеспечению режима жёсткой
экономии электроэнергии по всей
стране. Нигде в мире
энергосбережение ещё не
становилось национальной
политикой.
Дело в том, что в 2007 году АЭС
обеспечивали 26% объёма
производимой электрической
212
энергии, а к 2050 году, согласно
мере развития ситуации вокруг
энергетической стратегии страны,
аварии на АЭС, в частности после
этот показатель должен был
обнародования данных о масштабах
возрасти до 53%. Для этого, уже к
радиационной трагедии,
2030 году, планировалось добавить к
общественное мнение постепенно
существующим 54 реакторам ещё 14
становилось всё более
энергоблоков. При этом
непримиримым. Например, опросы
предполагалось сократить
газеты «Асахи» от 18 апреля, 16 мая и
использование нефти в 5 раз,
14 июня 2011 г. показали, что доля
каменного угля – в 2 раза, увеличить
противников атомной энергетики
долю ВИЭ в 2 раза. Параллельно
постепенно росла, составляя
удалось бы значительно снизить
соответственно 32, 36 и 42%, а доля
выброс парниковых газов в
её сторонников сокращалась (59, 43 и
атмосферу и иных продуктов
37%)». 74% опрошенных 14 июня
горения. Населению на протяжении
поддержали курс на постепенную
многих лет внушали мысль о
остановку АЭС и дальнейший отказ
безальтернативности мирного атома,
от атомной энергетики. Большинство
особенно – в условиях отсутствия
негативно отнеслись к прежней
собственных углеводородов и
политике ускоренного развития
ограниченности территории. С 1973
мирного атома, но и не согласились с
года ядерная энергетика была
радикальными требованиями
национальным стратегическим
немедленного закрытии всех АЭС.
приоритетом островного
государства. Однако, 11 марта 2011
года серьёзно всколыхнуло
общественное сознание.
Выступая на пресс-конференции 10
мая 2011 года, премьер-министр
Японии Наото Кан назвал ядерную
энергетику «одним из столпов»
Вот что пишет Д.В. Стрельцов в
японского общества, наравне с
статье «Уроки Фукусимы…» (Вестник
ископаемым топливом. Он добавил,
МГИМО-Университета, №1/2012): «По
что и другие источники энергии могут
213
Япония против мирного атома
5 апреля 2011 года. Фото: ペーター
оказаться значимыми в будущем
источников», – сказал Н. Кан. –
Японии. «Текущая базовая
«Однако теперь, после большого
энергетическая политика
инцидента, этот базовый план
предполагает, что в 2030 году более
нуждается в кардинальном
50% общего объема поставляемого
пересмотре. Необходимо
электричества будет производиться в
гарантировать большую безопасность
атомном энергетическом секторе, в
ядерной энергетики, а также
то время как более 20% будет
продвигать вперед возобновляемую
вырабатываться из возобновляемых
энергию». Н. Кан также заметил, что
214
Япония должна стать
министр экологии Японии выступила
«энергосберегающей нацией».
с предложением проведения
Отказ от АЭС сделал необходимым
дополнительную закупку
углеводородов, тем самым усилив
зависимость Японии от третьих
стран. С 1 апреля 2012 года компания
TEPCO повысила тарифы на
электроэнергию для
промышленности и офисного
применения в среднем на 17%, а
затем и для физических лиц на 10% .
Это мотивировано прекращением
работы атомных станций и ростом в
новом финансовом году затрат на
уголь для ТЭС (до 10,8 млрд.
долларов). Активный импорт угля и
нефти перечеркнул в ближней
перспективе все планы Японии по
уменьшению выбросов парниковых
газов (CO2 и других) и вынудило
население сократить расход
масштабной акции, направленной на
энергосбережение в самом
расходном секторе: офисной сфере.
Предложили ввести среди
сотрудников компаний облегчённый
дресс-код: без галстука, в легкой
форме одежды с коротким рукавом.
Температура кондиционированного
воздуха устанавливалась не ниже
+28°C. Акция получила название Cool
Biz (Прохладный бизнес) и
проводилась в самые жаркие
месяцы: с июня по конец сентября.
Уже осенью 2005 года стало понятно,
что акция принесла конкретный
результат: сократилось потребление
энергии, меньше потребовалось
сжечь топлива, выброс парниковых
газов сократился на 460 тыс. тонн. С
тех пор акция проходит ежегодно.
электроэнергии, пусть в ущерб
Летом 2011 года задачей
ставшему уже традиционным
обновлённой акции Super Cool Biz
комфорту и высочайшему уровню
(Сверхпрохладный бизнес) стало не
жизни.
уменьшение парниковых газов, а
Впрочем, опыт у Японии в деле
экономии электроэнергии есть и
немалый. Ещё весной 2005 года
именно – экономия энергии.
Поставленная задача: сократить
энергопотребление на 15%. Мэр
215
крупнейшего конгломерата мира –
Токио – поставил планку в 25%.
Акция дополняла меры
административного воздействия на
крупных потребителей
электроэнергии.
В рамках акции решили:
1) использовать кондиционеры
5) поливать дороги в деловых
кварталах;
6) насколько возможно исключить
использование энергоёмкой и
тепловыделяющей офисной
техники; использовать
индивидуальные охлаждающие
средства.
только там, где это действительно
Возобновилась дискуссия о
необходимо; устанавливать их на
необходимости перехода на летнее
привычные +28°C; использовать
время. Были отключены лифты в
современные энергоэффективные
торговых центрах и на
модели;
железнодорожных станциях,
2) внести необходимые изменения в
график работы сотрудников
максимально избегая работы в
офисах в самое жаркое время дня;
чаще отпускать служащих для
работы на дому;
3) ввести облегчённый дресс-код;
4) приспособить помещения для
работы в жару, используя лёгкие
бамбуковые жалюзи, москитные
сетки; сократить использование
осветительных приборов, перейти
на энергосберегающие
светодиодные лампы;
приглушен свет в тысячах магазинов.
Колледжи в августе начали каникулы
на месяц раньше обычного.
Отключено более 5 млн. игровых
автоматов, для снабжения которых
энергией требовался один ядерный
реактор. Закрыты 12,5 тыс. залов
пачинко – наиболее популярной в
Японии игры.
Переход на современные и более
энергоэффективные модели
кондиционеров позволяет экономить
более 50% энергии при сохранении
мощности охлаждения или обогрева.
Инверторные модели способны
216
работать на переменной мощности
состоянии уже сегодня реально
при поддержании уровня
сократить свои энергозатраты. Было
температуры в помещении, в то
бы личное желание и поддержка
время как неинверторные
административного ресурса.
кондиционеры вынуждены
периодически включать и выключать
компрессор, на что уходит
значительное количество энергии.
Многие современные модели
дополнительно оснащены датчиками
определения активности людей в
помещении и их локализации, что
позволяет более тонко рассчитывать
охлаждение или обогрев. Модели
оснащаются датчиками солнечного
света.
На секунду обратим внимание на
Россию, где складывается подчас
совершенно уникальная ситуация.
Например, весной во многих
квартирах работает отопление, т.к. в
большой стране продолжается
отопительный сезон. И не у всех есть
возможность отключить отопление.
На улице всего +8°C, а в помещении –
все +40°C. А осенью всё наоборот: за
окном уже всё ушло в -10°C, а
отопления ещё не положено. Вот и
Результаты масштабной и
приходится людям весной и осенью
продуманной акции Super Cool Biz не
сражаться с энергетиками. Забавнее
заставили себя ждать. В сентябре
всего, конечно, весной, когда
2011 года TEPCO опубликовала
тепловики дожигают остатки
результаты: в классе крупных
планового угля, а вы на полную дурь
потребителей электропотребление
врубаете кондиционер на
сократилось на 29%; среди среднего
охлаждение. Вот вам и Cool Biz по-
бизнеса – на 19%; в домохозяйствах
русски! Ну и как японцам, привыкшим
– на 6%. Замечу, что эти результаты
экономить, понять Россию?
были получены только за счёт
потребителей электроэнергии. Это
значит, что любой бизнес, при
грамотной организации процессов, в
Энергосбережение – это не только
экономия электроэнергии конечными
её пользователями. Это ещё и
внедрение ВИЭ, о которых мы
217
достаточно подробно поговорили в
Конечно, направление взято
предыдущем разделе.
правильно. А проблемы возникают
В Японии процесс уже запущен.
Деньги, отложенные на
строительство 14 реакторов,
островное государство сможет
вложить в исследования и ввод в
эксплуатацию установок по
всегда: на пути к любой цели. И это
нормально. Остаётся пожелать
Японии успехов в освоении ВИЭ и
сокращении энерготрат. Вне
зависимости от результата опыт
будет интересным.
производству энергии из
Что касается Германии, то эта
альтернативных источников. ВИЭ
европейская страна совершает свою,
создадут не только дополнительные
пусть и маленькую, революцию в
рабочие места (1 млн. долларов
деле энергосбережения. Немцы
инвестиций в гелиоэнергетику даёт
затеяли масштабную реформу в
17,7 рабочих мест, а в АЭС – только
энергетике, решив отказаться не
4,2), но и поднимет региональные
только от АЭС (полностью заглушив
экономики и создаст возможность
реакторы до 2022 года), но и от
объединить вокруг альтернативной
ископаемых источников энергии:
энергетики всю интеллектуальную
угля, нефти и газа. Правительство
мощь современной Японии. Раньше
уже утвердило план перехода на
мы наблюдали своеобразный «застой
возобновляемые источники энергии
умов», связанный с планомерным
до 2050 года. По смелым расчётам
введением в строй совершенно
немецких энергетиков, страна
одинаковых и обкатанных
сможет получать от ВИЭ 80% всей
технологически энергоблоков АЭС.
необходимой ей энергии. Планы
Сейчас пути развития технологий
грандиозны, особенно на фоне
безграничны: от энергии Земли до
следующих цифр: на 2010 год
энергии Солнца. Нужно суметь
Германия обеспечивала из ВИЭ
получить от этих источников
только 9,4% своих нужд.
максимум на минимальной площади.
218
Не следует связывать масштабные
таким простым. Уже заранее
планы немецких властей по реформе
необходимо искать место для
энергетики с событиями марта 2011
захоронения ядерного топлива и
года в Японии. Разговор о
средства на его утилизацию.
модернизации энергетической
Колоссальные деньги уйдут на
отрасли Германии и отказ от АЭС
поддержание этих хранилищ.
зашёл ещё в далеких 1990-х под
Экологи подсчитали, что на
давлением массовых гражданских
ликвидацию станций потребуется от
протестов, связанных с
44 до 60 миллиардов евро.
Чернобыльской катастрофой. В 2000
Энергоконцерны RWE, E.on, EnBW и
году, наконец, было принято решение
Vattenfall, которые управляют
о выводе АЭС из эксплуатации за 22
немецкими АЭС, создали
года. Однако, атомное лобби
накопительный фонд в размере 30
продолжало эффективно работать и,
млрд. евро, которого явно
пришедшее к власти в 2009 году
недостаточно. Будут ли они
правительство Ангелы Меркель, в
поддерживать и увеличивать этот
сентябре 2010 года принимает
фонд или вовсе откажутся от своих
решение, отодвигающее срок
обязательств по демонтажу станций,
закрытия всех немецких АЭС ещё на
объявив себя банкротами – большой
10 лет – до 2032 года. После трагедии
вопрос.
на Фукусиме правительство
Германии было вынуждено принять
обратное решение об ускоренном
отказе от АЭС из-за угрозы
повторения событий «антиядерной
революции» 1990-х: настолько велико
было тогда возмущение граждан.
Однако, решение об остановке всех
Что касается России, то здесь всё
просто: мы идём той-же дорогой, что
и Япония до трагедии 11 марта 2011
года. Национальный приоритет –
развитие мирного атома. Планы на
ВИЭ и по энергосбережению весьма
скромны, несмотря на их
достаточный потенциал.
реакторов на деле оказывается не
219
Самоконтроль
Вопрос 1 из 10
Основной причиной Великого
продовольственного кризиса является...
A.
опосредованное потребление
зерна в развитых странах мира
B.
глобальные климатические
изменения на планете
C.
возрастающие темпы прироста
населения в странах АзиатскоТихоокеанского региона
D.
переработка ценных пищевых
ресурсов в биоэтанол
Проверить ответ
220
8
Большие города
«Большие города,
Пустые поезда,
Ни берега, ни дна –
Всё начинать сначала»
– Би-2, Полковник (Большие города)
Города, как среда жизни
Всё больше и больше жителей
развивающихся и развитых стран
мира перебираются в города.
Фундаментальным признаком
городской среды философы
называют её возрастающее
разнообразие, которое позволяет
человеку приобщаться к миру
культуры. Что предлагает город
своему жителю? Огромные
возможности для приложения своих
Бродячие собаки, бесконтрольно
разгуливающие по улицам окраин городов –
типичная ситуация для России
сил и самореализации, доступ к
самой современной информации,
возможность легкого выбора и
приобретения благ, многочисленные
способы проведения досуга.
Конечно, данные факторы
перевешивают планировочные и
экологические недостатки городов.
Мы сознательно заточаем себя в
222
«тюрьму», т.к. она оказывается
Экологи утверждают, что сохраняя
весьма комфортной.
общую тенденцию развития и роста
В процессе развития человеческого
общества города становились средой
жизнедеятельности всё
возрастающего числа людей. По
данным последней переписи
населения (конец 2010 года) в
городах России живёт 73,7%
населения. По данным переписи 2002
года эта цифра составляла 73,3%.
городов, мы расплачиваемся
прогрессирующим ухудшением
условий жизни. Одна из величайших
трагедий городов в том, что, будучи
высшим достижением человеческой
мысли, они становятся не только
неудобными, но и в значительной
степени опасными для жизни и
здоровья людей.
Кажется, рост не такой уж и
В двенадцати городах-миллионерах
серьёзный, однако, на фоне общего
России живёт более 28.000.000
демографического спада и
человек. Сюда входят: Москва,
неучтённой миграции, это изменение
Санкт-Петербург, Новосибирск,
выглядит более значительным.
Екатеринбург, Нижний Новгород,
Исследованием городской среды –
совокупности условий
жизнедеятельности населения –
занимается специальный раздел
экологической науки под названием
урбоэкология. Сам процесс
разрастания городов называют
урбанизацией. Экологов не может не
волновать судьба 73,7% населения
России, «заточивших» себя в
грязных, жарких и больных городах.
Всё-таки, это 2/3 населения страны.
Самара, Омск, Казань, Челябинск,
Ростов-на-Дону, Уфа, Волгоград.
Одни города прирастают населением
медленно, другие – скачкообразно.
Предпосылки взрывного роста
городов разнообразны. Например,
Челябинск стремительно стал
прирастать населением с 1892 года,
когда через провинциальное
захолустье прошла Транссибирская
магистраль.
Большой интерес представляет
зарубежный пример: взрывное
223
развитие Кремниевой долины в США
места сосредоточения идей и
(штат Калифорния). Сейчас это
возможностей.
сосредоточие высокотехнологичных
компаний, связанных с разработкой и
производством компьютерной
техники и программного
обеспечения. А когда-то это был
участок земли в 32 км2,
принадлежащий Стэндфордскому
университету. Причём, по завещанию
основателя университета, учебное
заведение не могло продать эту
землю. Оставался только один
единственно верный шаг:
сдавать землю в долгосрочную
аренду со значительной
скидкой для
высокотехнологичных
компаний. Фредерик
Терман, декан инженерного
факультета университета,
«убил» сразу двух зайцев:
выпускникам стало легче найти
работу и завязать необходимые
контакты в непосредственной
близости от ВУЗа, а компании
всегда знали где нужно
охотиться за головами. Пример
Кремниевой долины наглядно
показал ценность города, как
Аналогичную высокотехнологичную
зону пытаются организовать и у нас в
России. Только ленивый ещё ничего
не слышал о центре «Сколково»,
расположенного рядом с Москвой. В
рамках проекта развивают пять
направлений: информационные
технологии, космические технологии
и телекоммуникации,
биомедицинские технологии,
энергоэффективные и ядерные
технологии. Стоит пожелать
успехов в реализации
непростого для России
проекта. Радует, что Россия
ещё способна разродиться
не только величайшими
учёными нашего времени,
такими как Виктор Иванович
Петрик, но и могучими
центрами «Сколково»
(сарказм). Всё – с воистину
Петровским размахом!
Итак, с одной стороны,
урбанизация способствует
эффективному
межличностному общению
224
между людьми, направляя и
Человек давно начал задумываться
интенсифицируя научный прогресс. С
над тем, можно ли остановить рост
другой стороны, урбанизация –
городов и улучшить в них условия
первопричина колоссальной нагрузки
жизни. Было придумано множество
как на окружающие экосистемы, так
утопических идей, из которых
и на самого человека, как их
наиболее популярным стал проект
неотъемлемую часть. Урбанизация,
города-сада англичанина Эбенезера
как социальное явление, приводит к
Говарда. В 1902 году выходит в свет
обострению многих вполне
доработанная версия книги Э.
конкретных экологических проблем.
Говарда «Города-Сады будущего»,
Среди основных проблем, связанных
содержащая основные идеи автора.
с ростом населения в городах, можно
Э. Говард резонно предположил, что
отметить следующие: а) потребление
свои плюсы и минусы есть и у города
огромного количества энергии; б)
и у деревни. Значит, нужно создать
масштабное загрязнение воздуха,
новый тип поселений, которые будут
воды и почв; в) изменение
обладать положительными
микроклимата, снижение иммунитета,
свойствами как города, так и
осложнение санитарно-
деревни, исключая негатив в виде
гигиенической и эпидемиологической
антисанитарии в трущобах, ужасных
обстановки; г) обеднение биоценозов,
условий жизни, тяжёлых болезней,
наводнение их синантропными
распада семей. Поднимаемый Э.
видами животных и растений
Говардом жилищный вопрос был
(приспособившимися к жизни рядом
одним из серьезнейших социальных
с человеком); д) сокращение общения
вопросов Англии конца XIX века, с
человека с естественной природой
которым промышленно-развитая
вследствие уничтожения зелёных
страна столкнулась раньше других
массивов внутри и на периферии
государств Европы. Жаль, что
городов; е) усиление социальной
многим его мечтам так и не суждено
напряжённости.
было воплотиться в жизнь.
225
Например, так и не был
реализован проект
города-сада Э.
Говарда «Slumless
Smokeless Cities»
(город без
трущоб и дыма).
В центральной
зоне
предполагалось
разместить
общественный
центр, площадь или
парк. В следующем круге –
жилую зону. В самом внешнем
круге должны были размещаться
промышленные или
сельскохозяйственные предприятия.
Каждое поселение окружено
каналом. Все поселения между собой
также объединены каналами.
Сходятся они все в центральном
поселении. Вдоль каналов
проложены дороги. Всё пространство
между поселениями утопает в зелени.
Очевидно, что подобная круговая
планировка с системой каналов и
дорог препятствовала дальнейшему
неконтролируемому росту каждого
поселения и города в целом.
Проект города-сада Э.
Говарда «Slumless Smokeless
Cities». Источник:
bigthink.com
Проектам
городов-садов
не суждено
было
реализоваться.
Человек, в
погоне за
сиюминутной
выгодой, хаотично
застраивал и расширял
жилые зоны, дороги, парки.
Сегодня проблема сокращения
зелёных насаждений, связанная с
расширением автомагистралей,
постройкой торгово-развлекательных
комплексов и уплотнительной
застройкой – одна из наиболее
серьёзных в крупных городах.
Типичным примером опять-же
является Челябинск. «Дорожная
революция», которая сейчас бушует в
городе, оказала огромное давление
на зелёные лёгкие города: парки,
сады, придорожные посадки.
Озеленителей Челябинска
журналисты вполне справедливо
226
окрестили «озеленителями с пилами».
1967 года и излюбленным местом
Излюбленная методика суровых
отдыха грожан. На май 2012 года
челябинских специалистов проста:
выполнена просека под будущую
всё спилить, вне зависимости от
дорогу. Чтобы пеньки не бросались в
сезона года и вида деревьев. Только
глаза челябинцам, строители
на обпилку деревьев во дворе
раздробляют их в опилки, закидывая
небольшого пятиэтажного дома на
землёй.
четыре подъезда, по заявлению
управляющей компании, ушло
170.000 рублей. Видимо, пилили не
только деревья, но и бюджет.
Впрочем, дадим слово самим
жителям, разместившим в районе
проведения работ листовки
следующего содержания: «Мы –
Сейчас власти региона начинают
жители города – считаем, что
прокладку дороги вдоль
развитие города – это, прежде всего,
Шершнёвского водохранилища
создание благоприятной окружающей
прямо через уникальный
среды. Власти города и области,
Челябинский городской бор,
которых никто не выбирал, считают,
являющийся памятником природы с
что для развития города надо:
Другая реальность
Слышали ли вы об экопоселениях (Ecovillage) – сообществах людей,
живущих в небольшом поселке (сельского или городского типа),
организованном на основе экологической концепции устойчивого развития,
и ведущих образ жизни альтернативный технократическому?
По своей сути это маленькие ячейки общества, следующие определённой
идеологии (назовем её экологической), но не являющиеся на данный
момент полностью самодостаточными системами в социальном и
экономическом плане. В большинстве случаев семенной фонд,
строительные материалы, одежда, топливные элементы, техника и прочее
закупается за деньги во «внешнем» мире. Многие экопоселения ведут
227
производить уплотнительную
застройку. <…>
7 апреля началась вырубка просеки в
Городском бору под дорогу вдоль
Шершнёвского водохранилища. <…>
В Челябинске в 2011 году в ходе
дорожной революции вырублено
17.682 дерева. Давыдов (ситименеджер города – прим. атора)
обещал за каждое срубленное дерево
посадить по 3 новых, Юревич
(губернатор области – прим. автора) –
по 10. Всего в 2011 году высажено
21.562 дерева, из которых каждое
пятое не прижилось. На запрос
указать точные места высадки
деревьев чиновники ответ не дают.
Где деревья?
В апреле 2012 года в Челябинске началось
строительство автодороги вдоль Шершнёвского
водохранилища прямо через уникальный
памятник природы – Городской бор. Фото
сделано в мае 2012 года
вырубать Городской бор под
застройку и прокладку дорог;
вырубать зелёные насаждения в
городе под застройку, автостоянки и
расширение дорог; убрать из города
экологически чистый
В 18-м микрорайоне в самом центре
берёзовой рощи началось
строительство двух 16-этажек с
парковками. Вырублено более 500
деревьев. Общественные слушания
проведены с нарушениями
требований Градостроительного
Кодекса – не обеспечено участие в
них жителей микрорайона. <…>
электротранспорт; широко
228
По всему городу проводится
уплотнительная застройка. Вместо
зелёных насаждений и детских
площадок во дворах вырастают
новые дома и парковки».
Можно понять недовольство
горожан. Мы хотим жить в
благоприятной среде и имеем на это
полное право!
229
Загрязнение и мусор
Одно из условий экологического
неблагополучия городов –
промышленный сектор. Именно
промышленность является одним из
основных загрязнителей
атмосферного воздуха. Активно
работающие заводы и фабрики,
особенности рельефа и безветренная
погода способствуют образованию
смогов над крупными
промышленными центрами мира.
Линза грязного воздуха над Челябинском –
одним из 10-ти самых «грязных» городов России.
В Челябинске треть дней в году наблюдается
штиль. В безветренную погоду выбросы
промышленных предприятий и автотранспорта
оседают прямо в городской черте. Этой чёрной
прослойкой воздуха дышат горожане
Удивительно, но даже в Китае, где
традиционно закрывают глаза на
экологию, стали бить тревогу! 12
января 2013 года американцы
намеряли в Пекине в одном
кубометре воздуха 886
230
микрограммов взвешенных частиц
ядовитых веществ в воздухе ряда
размером до 2,5 микрон. Это при
районов города не превышены. Всё
принятых нормах в 25 микрограммов
познаётся в сравнении. Достаточно
на кубометр. Норма была
уехать из города «на природу» на
значительно превышена и даже сами
месяц и, по возвращении назад, вы
пекинцы в интервью журналистам
почувствуете всю загазованность,
удивлялись сложившейся ситуации.
вонь и затхлость челябинского
Россия – не Китай, а Челябинск – не
Пекин, но в моём городе так же
развиты металлургическая
промышленность (металлургический
и электрометаллургический
воздуха. Не нужно никаких
дополнительных измерений и
исследований: всё станет понятно.
Наши рецепторы нас никогда не
обманут.
комбинаты, цинковый и
Росгидромет по данным сети
трубопрокатный заводы);
мониторинга качества воздуха в 1992
машиностроение (тракторный,
– 2009 гг. включил Челябинск в
инструментальный и автоматно-
перечень промышленных центров с
механический заводы,
особо высоким уровнем загрязнения
приборостроительные заводы);
атмосферного воздуха. Федеральная
химические предприятия (угольная
служба государственной статистики
компания, лакокрасочный и химико-
РФ в рамках сборника «Россия в
фармацевтический заводы). Развита
цифрах-2011» отметила Челябинск в
лёгкая и пищевая промышленность.
десятке самых грязных из грязных.
Понятно, что предприятия
Список следующий (в порядке
Челябинска производят не только
уменьшения уровня загрязнения,
продукцию, и не только на свалку
данные 2010 года): Норильск,
(как многие заводики в Китае), но и
Череповец, Новокузнецк, Липецк,
тонны загрязняющих веществ.
Магнитогорск, Ангарск, Омск,
Можно верить или не верить в то, что
Красноярск, Уфа, Челябинск.
предельно-допустимые концентрации
231
350
300
250
200
150
100
50
0
1992
1995
2000
2005
2006
2007
2008
2009
2010
Выбросы в атмосферу города Челябинска загрязняющих веществ, отходящих от стационарных
источников (тыс. тонн). По материалам Федеральной службы государственной статистики
Большинство промышленных
городе наладили производство
предприятий расположены прямо в
танков, за что Челябинск получил
черте города и практически не
боевое прозвище Танкоград.
отделены от жилых кварталов
Вынужденная эвакуация, слияние и
лесозащитными полосами. Вся гарь и
укрупнение предприятий
дым идёт в дома горожан. Подобная
способствовали равномерному
непродуманная схема размещения
распределению крупных заводов на
заводов обусловлена исторически.
территории города без соблюдения
Во время Великой Отечественной
экологических норм по удаленности
войны Челябинск был тыловым
от жилых кварталов, наличия
городом. На базе двух с лишнем
серьезных лесозащитных полос,
сотен эвакуированных в 1941 году
учета розы ветров. Тогда, в роковые
предприятий, сливавшихся с
40-е некогда было думать об
местными производствами,
экологии. Все силы были брошены на
создавались гиганты индустрии. В
борьбу с фашизмом.
232
Мертвый город. Короткое фотопутешествие
Один из районов Челябинска, жители которого были отселены из-за
неблагополучной экологической обстановки
С тех пор воздух в Челябинске
правую сторону от улицы Героев
окончательно испортился. В городе
Танкограда в непосредственной
есть «памятник» качеству нашего
близости от городской свалки.
воздуха. Этот микрорайон я называю
Погуляв по микрорайону пару часов
Мёртвым городом. Он идеально
вы почувствуете металлический
подходит для съемок
привкус во рту. Люди тут уже не
постапокалиптических картин мира.
живут: их отселили. Сейчас здесь
Расположен этот микрорайон по
расположены дешёвые офисы и
233
складские помещения. Одно время я
от случая к случаю, от жалобы к
работал по улице Бажова, жилой
жалобе. Данные разрозненны и
зоне, расположенной в
порой противоречивы. Общей
относительной близости с Мёртвым
картины загрязнения за ними не
городом. Несмотря на
обнаруживается. Поэтому, попытка
расположенный рядом парк и
создания системы стационарных и
отсутствие крупных автодорог,
передвижных лабораторий, а также
черную жирную пыль приходилось
единого аналитического
убирать с подоконников и
информационного центра –
поверхностей столов практически
колоссальный шаг вперёд.
каждый день.
Впрочем, как считают специалисты,
Сейчас в Челябинске, как и в
одного мониторинга воздушной
подавляющем числе других
среды недостаточно. Нужно
российских городов, нет единой
параллельно разрабатывать системы,
действенной системы мониторинга
способные вычислять источник
состояния атмосферы. Областная
загрязнения с абсолютной
целевая программа развития
точностью, чтобы можно было найти
экологического мониторинга
виновных в выбросе и наказать
находится в стадии разработки.
согласно действующему
Мониторинг – это систематическое
законодательству.
наблюдение и предоставление
населению актуальной экологической
информации. Открытость подобных
данных – уже огромный шаг вперёд.
Сейчас мониторингом занимаются
различные организации
(Ростехнадзор, Росприроднадзор,
гидрометцентр, экологические
службы предприятий и пр.), причём
Стремление производителя
заработать, аномально высокая
активность рядового потребителя и
огромное количество навязываемой
рекламы делают своё дело. Товаров
производится гораздо больше
необходимого. От использования
«устаревших» и «немодных» вещей
стимулируют отказываться раньше,
234
чем они выйдут из строя. Вещи
замечательные контейнеры, около
накапливаются в пыльных кладовках,
которых постоянно вьются голуби,
на дачах и, в конечном итоге
крысы, мухи и пара нуждающихся
оказываются на мусорке. Последние
граждан. Все – в поисках
десятилетия ситуация усугубляется
вкусненького. Вы выбрасываете
ещё и тем, что производители многих
мусор в контейнер и, сморщив нос от
продуктов питания, разрабатывая
неприятного запаха и антисанитарии,
свои упаковки, думают об экологии в
уходите к себе домой, считая, что
самую последнюю очередь. Упаковки
теперь всё в порядке. Наверное,
стали одноразовыми и сразу после
многие думают, что затем мусор
использования обречены на выброс.
бесследно исчезает в большой
Это касается даже пластиковой,
чёрной дыре, не создавая больше
жестяной и стеклянной тары.
никаких проблем.
Всё бы замечательно, но никто не
Всё не так просто. Чтобы понять,
отменял ключевой принцип экологии
насколько всё не просто, вам
– ничто не исчезает бесследно. В
обязательно нужно побывать на
наших городах до сих пор не решён
местной городской свалке. В
вопрос утилизации мусора – твёрдых
Челябинске такая свалка
бытовых отходов (ТБО). Страна, в
расположена в районе пересечения
которой мы живём, видимо,
улицы Героев Танкограда и
настолько богата, что вопрос о
Хлебозаводской. Это куча мусора
вторичной переработке ТБО в
высотой с пятиэтажный дом.
национальных масштабах вообще не
Поднявшись на городскую свалку вы
стоит. В лучшем случае этим
увидите потрясающее зрелище:
занимается малый бизнес и далеко
огромная куча мусора вплоть до
не везде.
горизонта. Где-то вдали оранжевые
Итак, вы кладёте ваш мусор в ведро
и, по мере накопления, выносите на
близлежащую мусорку. Там стоят
КАМАЗы, маленькие, как игрушечные
машинки, сваливают новые порции
мусора.
235
Свалки около наших городов – это
плохо. Но давайте попробуем
ответить на вопрос: где находится
самое большое скопление мусора на
нашей планете?
Мусора много не только на
континентах, но и в Тихом океане. И
если на суше он распределен между
крупными городами, то в океане весь
мусор течениями собирается в
определенные зоны, которые
называются «мусорными
континентами».
Общая площадь мусорного
континента, состоящего из десятков
миллионов тонн мусора, достигает 15
млн км2, а это 8,1% общей площади
Тихого океана. 80% материала
Космический мусор
техногенных объектов. Как вы
думаете, кто больше всех мусорит в
космосе? Те, кто его наиболее
активно осваивает: Китай – 40%;
США – 27,5%; Россия – 25,5%.
мусорного пятна поставляется из
Стоит человеку где-то появиться, он
наземных источников, ещё 20% – с
оставляет за собой огромные кучи
палуб кораблей, находящихся в
мусора: на земле, в океане и даже – в
открытом море.
космосе! Например, 7 августа 2012
Кроме мусора возле наших городов и
в океане, мусор есть и прямо над
нами – в космическом пространстве!
Это так называемый космический
мусор. Вплоть до высот около
года российская ракета-носитель
«Протон-М» не смогла доставить на
орбиту спутники связи «ЭкспрессМД2» и «Телком-3» из-за аварии в
разгонном блоке. Космического
2000 км находится до 5000 тонн
236
мусора прибыло, а авторитета у
накапливаться. Он не исчезает в
Роскосмоса убыло.
никуда.
В NASA есть специальный отдел,
Хорошо ещё – газеты и полиэтилен.
следящий за мусором в космосе. Все
Есть мусор более опасный и
эти объекты неудачных пусков и
токсичный. Например, хорошо нам
просто утерянные космонавтами
знакомые ртутные лампы и
опасны своей скоростью
батарейки. В России практически нет
перемещения. Она составляет около
организаций, принимающих на
10 км/с. На таких скоростях мусор
переработку от простых жителей эти
запросто прошьет насквозь
высокотоксичные отходы. Между
скафандр или повредит
тем, в стоимость батарейки,
оборудование корабля.
например, входят расходы на
Однако, не части спутника, а
обыкновенная пластиковая тара
является наиболее
распространенным мусором, когдалибо созданным человеком.
Пластиковая бутылка разлагается
тысячу лет! Не верите? Кладите
рядом с собой на землю пластиковую
транспортировку и утилизацию.
Получается, мы платим за
переработку уже при покупке
изделия, а её не происходит. Мы
выбрасываем батарейку, отравляя
собственные воду и почву.
Переработкой мусора у нас в России
практически никто не занимается.
бутылку, садитесь и ждите...
Если мы не перерабатываем мусор,
Стеклянная бутылка разрушается
то остаётся только сваливать его
миллион лет. Садитесь и ждите...
годами в специально отведённых для
Полиэтиленовый пакет – от 500 до
этого местах и надеяться, на лучшее.
1000 лет – завещайте его потомкам.
Окурки сигарет – от года до пяти лет.
Банальная газета может пролежать в
земле 2-4 недели и ничего ей не
будет. Мусор имеет тенденцию
Итак, свалка – самый дешёвый,
примитивный, опасный и любимый
россиянами метод складирования
мусора. Свалка не оборудована
237
средствами, защищающими
последующего рационального
окружающую среду от загрязнений.
использования территории после его
Дождевая вода, просачиваясь через
закрытия. Горы ТБО на полигонах
толщи гниющего мусора, уносит с
могут достигать высотой 25-30
собой в подземные воды ядовитые
метров.
вещества. Последние рано или
поздно оказываются в наших реках,
озёрах и водохранилищах: в воде,
которую мы пьём. За свалкой
практически не осуществляется
экологический контроль. Это
территория, на которой, решением
властей, разрешили сваливать мусор.
В Челябинске, как и во многих
Следующий уровень –
мусоросжигательный завод, задача
которого состоит в том, чтобы
превратить опасное в неопасное. Как
и следует из названия завода, мусор
здесь просто измельчают и сжигают.
Твердые частицы и вредные газы –
продукты сгорания мусора –
городах России, есть только свалка.
улавливаются фильтрами. Тепло
Полигон ТБО – следующий уровень
отопления. Несгоревшие остатки и
развития технологий хранения
пылевые частицы собирают и
нашего мусора. Это специальное
захоранивают отдельно. В теории из
сооружение, предназначенное для
трубы такого завода должен
изоляции и обезвреживания ТБО.
выходить чистый тёплый воздух с
Полигоны могут гарантировать
запахом французского парфюма. На
санитарно-эпидемиологическую
практике многим заводам проще
безопасность населения. Здесь
заплатить мизерные экологические
учитывают уплотнение мусора, его
штрафы, чем тратить сотни тысяч на
минерализацию и газовыделение,
замену дорогостоящих фильтров.
максимальную экологическую
Все, кому посчастливилось жить
нагрузку на единицу площади. При
рядом с таким заводом мечтают
закладке полигона ТБО сразу
только об одном: как его закрыть. От
может быть использовано для
продумываются возможности
238
таких заводов постоянные копоть и
национальную систему утилизации
вонь.
мусора. Ведь посмотрите: в России
Последний, придуманный человеком
уровень утилизации мусора –
мусороперерабатывающий завод.
Утилизация мусора на таком
предприятии может быть даже
выгодна для предпринимателя или
государства. Однако, подобные
заводы требуют изменения стратегии
сбора мусора в городах. Нужны
специальные контейнеры для
от населения не принимаются на
утилизацию даже банальные
батарейки – чрезвычайно токсичный
продукт. К 2016 году мы все дружно
перейдём на энергосберегающие
ртутные лампы. Процесс с высоких
трибун уже объявлен, но простому
гражданину по-прежнему некуда
сдать на переработку сломавшуюся
люминесцентную лампу.
раздельного сбора мусора: для
Если мы будем продолжать бездумно
стекла, пластика, жести, бумаги,
сваливать отходы прямо на
пищевых остатков. Нужен
поверхности земли, не
соответствующий уровень культуры.
перерабатывая их, то очень скоро
Ни первого, ни второго в российских
наша Земля станет похожей на
городах нет.
планету из мультфильма «ВАЛЛ-И».
Переработка мусора – важная
Одним из интересных методов
экологическая
проблема. Решение
решения проблемы сбора
мусора может стать
этой проблемы
игрофикация –
может быть
использование
следующим: 1) меньше
игрового мышления
производить мусора с
и игровой механики
упаковками и
для привлечения
дешёвыми товарами,
пользователя или
сделанными «на
свалку»; 2) наладить
Батарейки – серьёзная экологическая
проблема
239
решения определенной проблемы.
Мир стремительно игрофицируется и
Баки для раздельного сбора мусора на Кипре.
Фото Вячеслава Антипина
экология не может игнорировать
Иноуэ Ахикито, автор книги
столь действенные методы
«Геймификация» пишет о трех
вовлечения человека в проблему.
секретах популярности игровых
Отличный пример был
методик: совершенствование навыка,
продемонстрирован компанией
постоянная обратная связь и
Volkswagen, сконструировавшей и
вариативность для предотвращения
установившей мусорные контейнеры,
утомления и скуки. Игрофикацию
превратившие сбор мусора в
можно применять, например, при
интересную и увлекательную игру.
решении проблем сбережения
электроэнергии и воды конечными
Любую экологическую проблему при
потребителями.
желании можно игрофицировать.
240
Ещё одна серьёзная проблема
автомобиль собираются ещё 19%
современных мегаполисов –
россиян. Этим они создадут
автотранспорт, определяющий
дополнительные проблемы как себе,
значительную часть воздушного
так и другим. Впрочем, тема
загрязнения в городе, особенно на
эксплуатации автомобиля на бензине,
фоне кризиса, который привёл к
дизеле, газе или электричестве
частичной остановке многих
достойна отдельного обсуждения.
производств и закономерному
снижению их выбросов.
Огромное количество личных
автомобилей – беда любого крупного
города. По неизведанным причинам
каждый горожанин мечтает обладать
автомашиной, вне зависимости от
того, нужна она ему для работы или
нет. Массовый автопсихоз достиг
апогея в любом городе. Все так хотят
легко перемещаться по городу на
собственном транспорте, что часами
стоят в пробках и с трудом находят
парковочное место. Особенно тяжело
приходится супер-мегаполисам,
таким, например, как Москва.
Количество автомобилей из года в
год неуклонно растёт. По данным
опроса ВЦИОМ, проводимого в
период с 14 по 15 апреля 2012 года,
автовладельцами сегодня являются
47% россиян. При этом приобрести
241
Мой любимый автомобиль
«Моя прелесть»: только так думает о
своём автомобиле современный
автолюбитель. Он готов купить
Автору книги очень нравится Rolls-Royce Wraith,
пусть он и понимает, что такая машина ему не
нужна в принципе. Источник:
rolls-roycemotorcars.com
Rolls-Royce, пусть даже придётся
подавляющее большинство которых
отдавать банку 160% стоимости
являются не самой экологически
машины в течении всей оставшейся
здравомыслящей частью населения.
жизни...
В Челябинске бушует «дорожная
Последнее время стало казаться, что
любой крупный город создан
исключительно для автолюбителей,
революция»: деревья рубят, застилая
всё свободное пространство новым
некачественным асфальтовым
покрытием, которому уже через год
242
потребуется ямочный ремонт. Уже
эффективных альтернативных
весной 2012 года произошло два
двигателей.
инцидента: один автобус и один
автомобиль буквально провалились
под землю. Автодороги подобрались
к окнам жилых домов. Удалось ли
разгрузить центральные магистрали
города? Да, это сделать удалось. Но
эффект будет кратковременным.
В этом плане показателен пример
культовых американских
внедорожников Hummer. Пожалуй,
эти машины можно назвать самыми
неэкологичными из когда-либо
существовавших. Созданные для
войны, они так и не вписались в
Закон американца Энтони Даунса
мирную жизнь. Огромные размеры
гласит, что чем просторнее дороги,
создавали проблемы с парковкой,
тем больше машин покупают
вождением и установкой в гараже.
граждане и тем чаще они
Hummer 2, который весит более 2,7
предпочитают автомобиль другим
тонн, расходует более 24 л на 100 км
средствам передвижения. Обезьяний
пути в условиях города. Дорогой,
инстинкт обладания красивой и
неэкономичный и неудобный Hummer
бесполезной вещью берёт над
изжил себя даже не смотря на
разумом верх. Даже если
харизматичность бренда. 24 мая
технологические решения слегка
2010 г. c конвейера завода General
облегчают существование
Motors в американском Шривпорте
владельцев машин, теория Э. Даунса
сошёл последний автомобиль марки
говорит о том, что решение будет
Hummer.
временным.
Многие считают, что владение
Американцы понимают толк в
автомобилем – дешевое
автомобилях. Уже многие из них
удовольствие. При этом
отказались от огромных тяжелых
подавляющее большинство
джипов, а каждая крупная
автолюбителей никогда не ведёт
автокорпорация считает своим
подсчётов расходам, связанным с их
долгом вести разработки
любимым автомобилем. Это при том,
243
60000
45000
30000
15000
0
2002
2003
2004
2005
H2
2006
2007
2008
2009
H3
Продажи Hummer моделей H2 и H3 в США с 2002 по 2009 годы. По данным wikipedia.org
что для смартфонов существует
затраты на страхование КАСКО
множество программ для
(первые три года) и ОСАГО, бензин,
планирования своего бюджета.
плановые технические обслуживания,
На бескрайних просторах интернета
мне удалось найти подобный расчёт.
Он произведён для корейского
автомобиля класса В с двигателем
1,3 литра и коробкой автоматом.
Автомобиль был куплен новым в
ноябре 2004 года за 395.000 рублей и
продан в ноябре 2010 года за 195.000
рублей. Автовладелец детально
подсчитал свои расходы на его
эксплуатацию, включив в сюда
на шины и сезонный шиномонтаж,
автостоянку, мойку машины, коврики,
огнетушитель, лампочки и прочее. Из
72 месяцев автомобиль
эксплуатировался 63 месяца. В
остальном случае он был на кузовных
ремонтах. В расчёт были включены
прибыли, полученные от страховых
компаний. Результат: 12.700 рублей
на месяц владения автомобилем.
Позволю себе заметить, что сложно
оценить стресс, который испытывает
244
каждый автовладелец, выезжая на
созданы программы,
дорогу. Пользоваться личным
рассчитывающие точное время
автомобилем несовременно, дорого и
прибытия нужного номера автобуса,
будет ещё затратней.
троллейбуса или трамвая.
На 12.700 рублей в месяц я могу
Многие владельцы покупают
позволить себе свободно
автомобили, в том числе, и для
перемещаться на маршрутках,
комфортных поездок в пригород: на
причем 2ГИС, установленный на мой
любимый дачный участок или в
смартфон, легко подскажет наиболее
санаторно-курортную зону на отдых.
удобный маршрут. Когда это нужно, я
Например, около города Челябинска
вызову такси и меня повезут туда,
есть потрясающий комплекс озер
куда я захочу. Я – современный
охраняемой рекреационной зоны:
свободный человек. Я не хочу
озеро Еловое, Кисегач, Теренкуль,
зависеть от автомобиля.
Увильды и прочие. Добраться туда
Городские власти любыми
доступными способами должны
рядовому горожанину можно
несколькими путями.
стимулировать граждан отказываться
На личном автомобиле комфортно во
от использования личного
всех смыслах, но это и бензин, и
транспорта в черте города. Для этого
поиск стоянки на месте отдыха, и все
нужно делать общественный
сопутствующие расходы по
транспорт всё более и более
эксплуатации автомобиля о которых
привлекательным. Общественный
мы говорили выше. Добавим сюда
транспорт должен двигаться
стресс от вождения и владения
регулярно по расписанию, для него
автомобилем. Второй вариант – на
должны быть выделены специальные
такси. Обойдется сегодня это в 1500
полосы движения. В общественном
рублей в одну сторону вместе с
транспорте необходим
багажом. Посадить в машину можно
высокоскоростной доступ в интернет.
до четырех человек, что резко
Для смартфонов должны быть
сократит траты на одного человека.
245
Можно добраться еще дешевле: на
пригородном электропоезде
Велосипед – альтернатива
автомобиля в городе
(наиболее экологичном виде
транспорта из перечисленных) или на
автобусе. Тогда поездка обойдётся в
200 рублей на человека. Т.о. всегда
есть альтернатива личному
автомобилю.
Если по каким-то причинам вы
предпочитаете личный автотранспорт
(для вас это сравнительно дешево
или более комфортно), то вы можете
оставлять свои автомобили на
перехватывающих паркингах при
въезде в город и передвигаться
далее на общественном транспорте.
Информационные сенсорные табло с
предустановленной программой типа
2ГИС и системой вызова такси
должны появиться на любой
остановке общественного
Прокат велосипедов и
велодорожки на Кипре. Фото
Вячеслава Антипина
транспорта. Должна развиваться
система проката автомобилей для
Нужно стимулировать использование
тех, кому срочно потребовался
велосипедов в городе. Это
личный автомобиль. Конечно,
экологически чистый и полезный для
каждому городу нужна
здоровья малоподвижных горожан
централизованная государственная
транспорт. Особенно вдохновляет
система такси.
пример Парижа, где такая система
проката велосипедов уже давно
246
существует и успешна. Можно сесть
достаточное число свободных
на велосипед на одной станции и,
велосипедов. Оплата велосипедов
доехав до нужного места, оставить
осуществляется через банковскую
его на другой. Стоянки расположены,
карту. За каждый велосипед на карте
как правило, у станций метро. От
блокируется 150€ до момента его
стоянки до стоянки обычно не более
возврата. Замечательная система,
300 метров. В газетных киосках вы
которую стоит копировать.
можете купить специальную вело-
Подробнее: velib.paris.fr.
карту города с указанием стоянок и
направлением велодорожек. Есть
приложение для смартфонов. День
стоит 1,7€, неделя – 8€; год – 29€ (что
очень выгодно). Этот тариф вы
оплачиваете вне зависимости от
того, как часто меняете
велосипед. Если вы меняете
велосипед, не позже, чем через
каждые 30 минут, то платите только
по тарифу.
Если вы не меняете велосипед, то
оплачиваете
дополнительно
каждые 30
минут сверх
норматива.
Это сделано
для того,
чтобы на
любой станции
оставалось
В Челябинске велосипедом можно
пользоваться с марта по ноябрь. По
собственному опыту могу сказать,
что 1 км в условиях современного
города велосипедист
проезжает в среднем за
5 минут. При наличии
велодорожек и прочей
инфраструктуры на велосипеде
по городу можно будет
передвигаться ещё быстрее и
безопасней.
Интересен способ
перемещения по
городу на
электроскутере
Segway X2
(модель 2010
года). Модель
Электроскутер Segway
X2. Источник: segway.com
247
оснащена специальными
автомобиля, а значит он меньше
вездеходными шинами низкого
сжигает бензина на 100 км со всеми
давления, благодаря которым
вытекающими отсюда
способна преодолевать рытвины и
последствиями. Говоря об
бордюры. Литиевые аккумуляторы
электрической чайке SmartBird, мы
работают при температуре до -10°C и
упоминали бионику – науку
способны обеспечить передвижение
использующую достижения природы
электроскутера на расстояние до 20
в технике. Обтекаемая форма
км. Зарядка двух аккумуляторов
самолётов, кораблей и автомобилей –
занимает около 6 часов. Общий вес
тому пример.
электросамоката – около 55 кг. Вес
пользователя должен быть в
диапазоне от 45 до 117 кг.
Передвигаются на электроскутере
Segway X2 стоя.
В 2005 году Mercedes-Benz показал
концепт-кар Bionic, форма кузова
которого была «скопирована» с
тропической рыбки Ostracion cubicus.
Это позволило снизить коэффициент
Конечно, в масштабах общества,
аэродинамического сопротивления
отказываться полностью от личного
до рекордных 0,19 с сохранением
автотранспорта не логично. Самая
достаточного полезного объёма
простая мера его модернизации:
автомобиля. Расход топлива
использование двигателей с
составил 4,3 л/100 км пути. На 80%
электронным контролем впрыска и
снижены вредные выхлопы. Впрочем,
сжигания топлива для его
машина так и не вышла в серию.
экономного использования и полного
Исторически «первенцем»
сгорания. Или: самое банальное –
обтекаемого дизайна стал серийно
снижение коэффициента
выпускаемый с 1955 по 1975 годы
аэродинамического сопротивления
Citroën DS. Коэффициент
(Cw). Понятно, что чем меньше
аэродинамического сопротивления
коэффициент, тем лучше
первой модели DS19 оказался 0,3 –
проработана аэродинамика
ниже, чем у Porsche 911. Для
248
современных автомобилей является
содержанием биоэтанола – спирта,
нормой Cw<0,3. Например,
полученного из растительного сырья.
Cw(ВА3-2110)=0,347; Cw(Toyota Prius,
Его назвали E10. При этом
хэтчбэк)=0,25; Cw(Porsche 997, 2004
большинство немецких
г.в.)=0,28.
автопроизводителей не подтвердили
Следующая возможная мера:
повышение доли биоэтанола в
бензине, хотя здесь далеко не всё
однозначно. В пример приведу
«бензиновый» скандал 2011 года в
Германии. Власти агрессивно ввели
на заправках новый вид
топлива с
10%-м
безопасность топлива для двигателей
автомашин, что привело к дефициту
стандартного топлива Super и Super
Plus. Немецкие «Зеленые» назвали
введение E10 самым неэффективным
методом для улучшения экологии.
Они отмечают, что растущее
использование
сельхозплощадей под
Тропическая рыбка кузовок и
концепт-кар Mercedes-Benz
Bionic, сделанный по её образу и
подобию. Источник: wikipedia.org
249
культуры, идущие на производство
отечественный гибридный
этанола, ускоряет мировой кризис
автомобиль «Ё-мобиль».
продовольствия. Отмечается и то, что
Общественность с интересом следит
использование этанола для
за развитием ситуации.
производства электричества, которое
пойдет на подзарядку машин с
электрическим двигателем,
эффективнее в несколько раз: при
одинаковом объеме
израсходованного биотоплива
электромобиль проработает на 80%
больше, чем автомобиль с
классическим бензиновым
двигателем на E10.
Долгое время нас уверяли, что
автомобиль может ездить только на
углеводородах. Оказывается,
автомобиль может ездить прямо на
воде! Не верите? Вспомните
фотосинтез и реакцию фотолиза
воды, протекающую в каждой
«зелёной» клетке. Вода
расщепляется до кислорода и
водорода. Аналогичный процесс
Многие автоконцерны выпускают
можно воспроизвести с помощью
гибридные автомобили, которые
разряда тока. Вы уже можете
много эффективнее их бензиновых
заказать себе игрушечную машинку,
собратьев. Например, Lexus GS 450h
которая ездит на водороде. Водород
способен работать только на
образуется в отдельной установке,
бензине, только на электричестве
энергия для работы которой
или при сочетании этих двух
поступает с миниатюрной солнечной
режимов. Однако, вследствие
фотоэлектрической панели. Имя
большей сложности производства
машинке H-Racer Hydrogen Powered
такие автомобили стоят дороже
Car.
бензиновых аналогов, что делает их
покупку в странах, где они не
субсидируются государством,
невыгодной. Возможно, в скором
времени появится недорогой
Гораздо более экономичными
являются электромобили. Но и их
производство далеко не дёшево.
Самой дорогой частью
электромобиля является
250
аккумулятор. Поэтому некоторые
Sony). Наличие систем GPS,
бренды будут предлагать купить
коммуникатора между машинами и
электромобиль, а аккумулятор к нему
объектами, а также различных
взять в аренду, что серьёзно
радаров и датчиков позволяют EN-V
уменьшит стоимость машины для
передвигаться в пространстве как в
конечного пользователя. Кроме того,
ручном, так и в автоматическом
для электромобилей пока нет
режиме. На автострадах будущего
развитой инфраструктуры: станций
машинки EN-V будут способны
быстрой подзарядки аккумуляторов.
объединяться в «поезда»,
На выставке CES 2011 в Лас-Вегасе
General Motors и SAIC
продемонстрировали три варианта
электромобилей будущего,
названных EN-V. Каждый экземпляр
перераспределяя между собой
энергию аккумуляторов. Автопилот
позволит избежать аварий на дороге.
Каждая из машин весит от 400 до 415
кг.
двухместного электромобиля EN-V
Впрочем, электрокар совсем
имеет свой собственный дизайн и
необязательно должен столь
имя: Jiao (гордость), Miao (магия) и
футуристично выглядеть и
Xiao (смех). EN-V оснащен двумя
ограничивать своего владельца в
электромоторами суммарной
комфорте. В августе 2011 года в
мощностью 18 кВт, каждый из
Москве прошла презентация
которых приводит в движение одно
серийного электрокара Volvo C30
из двух колес. Запаса энергии литий-
Electric.
ионной батареи хватает на 40 км
пути. Максимальная скорость
составляет 40 км/ч. Управление
осуществляется с помощью
компактного электронного модуля с
вмонтированным дисплеем (похожего
на вашу портативную приставку
Аккумуляторные батареи инженеры
разместили на месте топливного
бака, а также в специально
оборудованной нише в центральном
туннеле. Это позволило сохранить
нетронутым багажное отделение.
Volvo оборудован тремя
251
климатическими
Сейчас на рынке доступна всего одна
установками:
такая сертифицированная машина –
для салона, для
Mitsubishi i-MiEV. Стоимость
батарей,
автомобиля составляет около
а также для
1.800.000 рублей. Машина способна
мотора и силовой электроники.
проехать на одной зарядке до 150 км.
Кабину обогревает и охлаждает
Lenta.ru пишет, что на начало января
специальная система климат-
2012 года, россияне купили 71
контроля, работающая
электрокар. Подробности о
на биоэтаноле. Кузов используется
электрокаре Mitsubishi – на сайте
стандартный от линейки C30. Машина
idrivefuture.com. В Москве уже есть
способна заряжаться от обычной
инфраструктура: станции быстрой
розетки. Для полного заряда батарей
зарядки по стандарту CHAdeMO.
потребуется около 7 часов. От одной
Время зарядки – 30 минут; стоимость
зарядки автомобиль едет максимум
полной зарядки – около 11 рублей.
150 км.
Аккумулятор зарядится на 80%, что
В России продажи электрокаров
стартовали в октябре 2011 года.
хватит электрокару на 100 км пути.
Решать проблему загрязнения города
от автотранспорта можно и через
развитие навыков
Электрокар Mitsubishi
i-MiEV. Источник:
idrivefuture.com
252
экологического вождения
больше, чем
автомобиля (Ecodriving). Вот,
указано в
например, некоторые из
инструкции по
рекомендаций по эковождению,
эксплуатации
которые являются необходимыми при
машины (шины,
сдаче экзамена по вождению в
уpoвeнь дaвлeния в кoтopыx нижe
Швеции. Во-первых, это точное
нopмы нa 25%, увeличивaют
плaниpование мapшpута пoeздки.
coпpoтивляeмocть aвтoмoбиля пpи
Согласимся, что навигаторы здорово
cтapтe c мecтa нa 10%); трогаясь с
в этом помогают современному
места, дайте как можно меньше газа
водителю, значительно экономя
и переключитесь с первой передачи
топливо и сокращая выхлоп.
на вторую на расстоянии одной –
Обращаю ваше внимание и на
двух длин машины, а если машина
некоторые интернет-сервисы,
стоит на склоне, можно запускаться
помогающие объезжать пробки,
на второй передаче; разгоняться
например – Яндекс-Пробки,
эффективнее быстро и резко, чем
показывающие ситуацию в реальном
плавно; чем выше передача, тем
времени и сохраняющие статистику
экономичней вы ездите, причем на
загруженности трасс. Сложно
современных машинах при скорости
представить, сколько бензина и
30 км/ч можно ездить на четвертой
нервов могут сэкономить данные
передаче, а при скорости 50 км/ч и
сервисы.
выше – на пятой; рассчитывайте
Другие рекомендации: перед
запуском двигателя желательно
использовать предпусковой
обогреватель мотора (холодный
катализатор не задерживает вредные
выхлопные газы); давление в
покрышках должно быть на 10-15%
движение так, чтобы не пришлось
останавливаться на светофоре и при
круговом движении; при подъезде к
красному сигналу светофора
тормозите мотором, сбрасывая
обороты до 1500 оборотов, т.к.
современные двигатели с
электронной системой впрыска и
253
Японская компания Honda в новых
поколениях гибридных автомобилей
Insight использует Eco Assist. Система
поощряет водителя за правильное
эковождение, отображая на
специальной шкале
заработанные баллы в виде
листочков. Интересно и то,
Центральное место на доске приборов
Honda Insight занимает тахометр, а слева
от него - шкала системы Eco Assist, наглядно
демонстрирующей водителю уровень его
эковождения. Источник: automart.ua
зажигания топлива при 1500
оборотах в режиме торможения
что своими баллами можно
делиться с интернетсообществом, соревнуясь среди
водителей аналогичной модели на
специальном сайте honda.co.jp/ecogp.
Это очень в духе японцев.
практически не потребляют топливо;
Отдельная зелёная кнопка «ECON»
останавливая машину сразу
экологизирует многие настройки
выключайте мотор.
автомобиля: мотор чаще пребывает в
Навыки эковождения закрепляются и
самими производителями
автомобилей. Делается это,
используя метод игрофикации, о
режиме малых оборотов а его
максимальная мощность
уменьшается; активизируется
система «Start-Stop», которая
котором мы говорили в
предыдущем разделе.
Honda Insight –
автомобиль с
игрофицированной
системой
эковождения Eco
Assist. Источник:
automobiles.honda.com
254
полностью выключает двигатель при
автомобилей далеко не так
остановке автомобиля; кондиционер
безопасны, какими могут показаться.
работает на рециркуляционном
В составе выхлопа бензинового
воздухе и прочее.
двигателя присутствуют азот (N2),
Вот как описывает свои впечатления
от эковождения автомобиля Honda
Insight Сергей Фёдоров (automart.ua):
«Оказывается, быть экономичным и
заботиться одновременно об
окружающей среде – дело очень
хлопотное и нелегкое. Через пару
часов экономичной и экологической
езды я устал так, словно весь день
носился по раллийным трассам с
выжатой в пол педалью газа... И
самое обидное – за все это время
заработал лишь три поощрительных
цветка. А беспристрастный
компьютер и вовсе свел на нет все
мои усилия, показав средний расход
топлива около 6 л/100 км. Что ж,
надо, видимо, менять свой стиль
вождения, приспосабливаться под
кислород (O2), углекислый газ (CO2),
водяные пары (H2O), угарный газ (CO),
оксиды азота, углеводороды,
альдегиды, сажа, бензпирен (C20H12).
Химия выхлопа разнообразна и
далеко не все из перечисленных
газов безвредны для биосферы.
Углекислый газ и окислы азота
являются парниковыми газами. Их
накопление в атмосфере приводит к
изменению климатических условий, о
чём вы узнаете из следующей главы.
Угарный газ, окислы азота,
углеводороды и альдегиды являются
высокотоксичными (ядовитыми) для
человека и животных. Сажа и
бензпирен – признанные канцерогены
(вещества вызывающие
злокачественные опухоли – рак).
эти «гибриды», если мы хотим
Мы много внимания уделили
действительно спасти нашу Землю от
автомобилям. Тому есть две причины:
экологической катастрофы».
1) мы реально можем решить данную
Эковождение может сократить
расход топлива и количество
отработанных газов. Выхлопные газы
проблему, изменив собственное
отношение к личному автотранспорту
(т.е. для этого не требуется
255
вмешательство государства и
третьих лиц); 2) выбросы от
автотранспорта в крупных городах
подчас составляют внушительные
50% от общего загрязнения и,
уменьшив количество автомобилей
на дорогах, мы способны резко
улучшить качество воздушной среды.
256
Самоконтроль
Вопрос 1 из 10
В двенадцати городах-миллионерах
России живёт около...
A.
20 млн. человек
B.
30 млн. человек
C.
40 млн. человек
D.
50 млн. человек
Проверить ответ
257
9
Единственная
планета
«Где нет бесконечного
разнообразия – нет
жизни»
– Николай Чернышевский
Климат: вчера, сегодня, завтра
Стандартное приложение «Погода»
на моём iPhone легко расскажет о
Газовый состав атмосферы Земли во многом
определяет климат на её поверхности
том, какие климатические сюрпризы
Приложение «Погода» обладает
поджидают нас на неделе и в течение
минимумом функций. Тапнув по
сегодняшнего дня. Например сейчас,
картинке, вы получите развёрнутый
когда я пишу эти строчки,
почасовой прогноз на весь день. Но
приложение считает, что в моём
только на день сегодняшний. На
Челябинске облачно, температура
последующие дни приложение
воздуха +15°C. На самом деле:
благоразумно подробный прогноз не
солнечно, температура в тени
выдаёт. Долгосрочные прогнозы
составляет +16°C.
будут очень приблизительными и
259
неточными: настолько непостоянны
предоставляемые данные; учтены ли
факторы, определяющие изменение
все факторы, влияющие на климат;
климата.
вполне ли совершенны программы и
Климатологи не смогут мне сказать,
будет ли дождь 15-го числа
мощны компьютеры для подобных
вычислений?
следующего месяца в 17.00 дня,
Поэтому, когда мы говорим о
когда я отправлюсь на велопрогулку.
климате и атмосфере – мы говорим о
Эти же самые климатологи
процессах, которые настолько же
утверждают, что всё знают о
закономерны, насколько случайны и
климате, который был на планете
не познаны. Прогноз на будущее не
Земля сотни миллионов лет назад и
точен и не однозначен. Это нужно
почти уверены в том, что произойдёт
понимать. Но вместе с тем, человек,
в ближайшую сотню лет. Они
как существо разумное, должен
ориентируются на сохранившиеся
готовиться к худшему, анализируя
свидетельства прошлых
тот минимум данных, которые ему в
геологических эпох и на
состоянии предоставить
компьютерные модели,
современная наука. А
отражающие динамику
худшее в ближней
изменения климата,
перспективе – сухой
внося туда данные,
жаркий климат.
собранные с
многочисленных
наземных и морских
метеорологических
станций, спутников.
Ведётся учёт влияния человека на
атмосферу и гидросферу. Что
ж, это неплохая работа.
Но достаточны ли
Вопросы глобального
изменения климата на
планете интересуют
многие государства мира,
особенно те, территории
которых ограничены или имеют
Погодная станция, содержащая
барометр, гигрометр и термометр.
Источник: tfa-dostmann.de
260
значительную по протяжённости
проблемой, если бы не
береговую линию. Нам уже понятно,
многочисленные искусственные
что изменение климата это: 1) таяние
границы между государствами.
ледников и повышение уровня
Возьмите животных и растения. Не
мирового океана, что приведёт к
зная священных полосатых
сокращению площади суши целого
пограничных столбов, они обладают
ряда государств; 2) снижение
достаточно широким потенциалом
суммарного годового количества
адаптаций, чтобы приспособиться к
осадков во многих странах,
плавным, но неизбежным
уменьшение уровня воды в
климатическим изменениям.
естественных водоёмах,
Человеческое общество, состоящее
водохранилищах, подземных
из более чем 190 государств,
водоносных пластах и, как следствие
загоняет себя в рамки немыслимых, с
– нехватка чистой пресной питьевой
точки зрения естественной природы
воды; 3) снижение урожайности
политических противоречий. Отсюда
сельскохозяйственных культур, а за
беспредельно нищие и безобразно
ним, по пищевой цепочке – проблемы
богатые страны, невозможность
с прокормом сельскохозяйственных
выработать общую экологическую
животных и человека, стоящего на
стратегию, непонимание и отказ от
вершине пищевой пирамиды; 4)
сотрудничества, ориентирование на
непредсказуемые изменения
псевдоценности и идеалы. В такой
температур воздушных и водных
ситуации грядущее потепление
потоков, что обеспечит
климата на планете, как и любая иная
формирование разрушительных
глобальная экологическая проблема
штормов, ураганов, тайфунов и
– оригинальный способ проверить
смерчей, которые приведут к новым
нынешнее политическое устройство
техногенным катастрофам.
мира на адаптивные возможности. И
Глобальное изменение климата не
было бы столь сложной в решении
колоссальная роль в этом будет
отведена международным
организациям, таким как ООН.
261
То, что средняя приземная
Всего было четыре крупнейших
температура повысилась в течение
ледниковых периода за всю
последнего времени – факт
геохронологическую историю Земли.
бесспорный. В докладе
Доказательства их существования
Межправительственной группы
бесспорны. Мы выходим из
экспертов по изменению климата
последнего кайнозойского
(МГЭИК, 2001 год) приводится
ледникового периода, начавшегося
убедительная и достоверная
примерно 65 млн. лет назад. Поэтому,
статистика наблюдений, хорошо
постепенное увеличение
детализованная за последние 140
среднегодовой температуры можно
лет. Согласно этим данным, среднее
считать закономерным и
значение температуры воздуха около
неизбежным. Тогда каким может
поверхности суши и температуры
быть механизм неуклонного роста
поверхности моря в XX столетии
температуры нижних слоёв
повысилось на 0,6±0,2°C.
атмосферы и есть ли вклад человека
И всё-таки: кто «виноват» в
в эти процессы?
глобальном изменении климата на
Традиционно рост температуры на
Земле? Ответов даётся три: 1) никто
поверхности планет с плотными
не виноват, всё происходящее –
атмосферами, к которым относится
естественный закономерный процесс
Земля, связывают с парниковым
изменения климата на планете; 2)
эффектом. Мы могли видеть
виноват современный человек с его
механизм работы парникового
выбросами в атмосферу различных
эффекта на примере солнечного
загрязняющих веществ; 3) «виновато»
коллектора, нагревающего воду в
Солнце с его глобальными циклами
трубах. Схожие физические
активности. Как обычно бывает в
механизмы срабатывают и в
сложных неразрешимых ситуациях,
масштабах планеты.
ответ оказывается простым и
очевидным. Виноваты все.
Солнечный видимый свет легко
проникает сквозь плотное
262
В верхних слоях
атмосферы Земли в роли
1
стекла выступают
парниковые газы. В
первую очередь это пары
4
воды (H2O), молекулы
7
углекислого газа (CO2),
5
метана (CH4) и оксида
азота (I) (N2O). Озон (O3)
6
3
2
поглощает излучение как
ультрафиолетового
диапазона, так и
инфракрасного. А вот
Упрощённая схема парникового эффекта. На схеме: 1 - Солнце; 2 Земля; 3 - плотная атмосфера планеты; 4 - парниковые газы; 5 видимое излучение Солнца; 6 - нагретая поверхность Земли; 7 невидимое тепловое излучение
прозрачное стекло, разогревая
окрашенные в темный цвет стенки
коллектора и трубы. Нагретые
элементы коллектора, в свою
молекулы кислорода (O2)
и азота (N2), вследствие
своей неполярности,
инфракрасного излучения
не поглощают, свободно пропуская
его через себя, и парниковыми
газами не являются.
очередь, излучают тепловые
От количеств и соотношения
инфракрасные невидимые лучи, для
парниковых газов во многом зависит
которых плотное стекло оказывается
температурный режим атмосферы
непрозрачным. Это ведёт к
Земли. При этом метан в 21 раз
накоплению тепловой энергии внутри
лучше поглощает инфракрасное
коллектора и существенному
излучение, чем углекислый газ, оксид
подъёму температуры. Вода в трубах
азота (I) – в 310 раз, а печально
закипает.
известные фреоны – в 3-13 тыс. раз.
Однако, окислов азота и фреонов в
263
атмосфере совсем мало и их
причины оледенения могли быть и
суммарный эффект незначителен.
другими.
Поэтому, наиважнейшими газами,
определяющими климат современной
Земли, остаются водяные пары и
углекислый газ.
Интересно то, что большинство
природных газов, в том числе
парниковых (метан и углекислый газ),
способны образовывать сложные
В качестве примера влияния
соединения с водой – гидраты. Эти
парниковых газов на климат можно
соединения образуются и устойчивы
привести первый мощнейший
при низких температурах и высоком
протерозойский ледниковый период
давлении. Предполагается, что в зоне
(началось оледенение 2,4 млрд. лет
вечной мерзлоты, как на суше, так и
назад и продолжалось сотни
на море, имеются колоссальные
миллионов лет). Учёные
залежи газовых гидратов. Понятно,
предполагают, что похолодание было
что как только залежи гидратов
связано с кислородной катастрофой.
опустятся глубже с пластом земли,
Появившийся в атмосфере
где температура больше, или просто
биогенный кислород стал окислять
нагреются – они станут быстро
метан до углекислого газа и воды –
разлагаться на воду и газ. При этом
сравнительно более слабых
гидрат объёмом 1 см3 может
парниковых газов, что существенно
содержать 160-180 см3 парникового
могло снизить среднюю температуру
газа.
на поверхности Земли. Завершилось
оледенение примерно 2,1 млрд. лет
назад с накоплением достаточного
количества углекислого газа в
атмосфере Земли. Хотя к прежнему
доледниковому уровню температура
так и не вернулась. Впрочем,
55 миллионов лет назад на Земле,
вероятно, уже произошел массовый
выброс метана и углекислого газа со
дна морей, связанный с разрушением
части накопленных ранее газовых
гидратов. Он сопровождался
термальным максимумом,
вымиранием целых групп живых
264
организмов и изменением
похолоданию. Возьмём тот-же
химического состава геосфер.
парниковый газ – водяной пар.
Температура на суше подскочила на
Процесс испарения идёт с
8°C, поверхностные воды в
поглощением тепла, а обратная
арктических морях прогрелись на
конденсация – с выделением. Сам
10°C. Содержание углекислого газа в
водяной пар, действительно, слабо
атмосфере превысило современные
пропускает тепловые лучи,
нормы в 5-8 раз. Углекислый газ
исходящие от нагретой Солнцем
активно растворялся в океанах,
поверхности Земли. В то же время,
повышая кислотность воды.
скопление паров в виде облаков и
Карбонаты скелетных остатков и
кристаллов льда повышает
раковин морских организмов не
отражающие свойства (альбедо)
успевали достичь дна, растворяясь в
верхних слоёв атмосферы в
подкисленной воде. На дне морей
результате чего большая часть
практически прекратилось
солнечных лучей вообще не
накопление карбонатных биогенных
достигает поверхности Земли.
отложений.
Некоторые аэрозоли и пепел могут
Становится интересно, может ли
выступать в качестве факторов
человечество столкнуться в
«антипарникового эффекта».
ближайшем будущем с
Например, на спутнике Сатурна
катастрофическим ускорением
Титане, о котором мы немного
процесса потепления, связанным с
говорили ранее, температура
масштабным разложением гидратов?
поверхности примерно на 10°C ниже,
Вполне возможно. Но пока гидраты
чем должна быть по расчетам.
привлекают человека лишь как
Оказывается, аэрозоли органических
вероятный источник углеводородов.
молекул, которыми насыщена
Некоторые вещества, накапливаясь в
верхних слоях атмосферы, могут
атмосфера Титана, поглощают 90%
солнечного излучения. Тепло не
приводить к обратному эффекту –
265
Парниковые газы
Сумбава, произошедшим в
апреле 1815 года. 150 км3
пепла оказались серьёзной
преградой для солнечных
лучей. Учёные называют
такое состояние
вулканической зимой. По
аналогии с ядерной зимой,
когда, как полагают,
вследствие масштабных
пожаров после обмена
ядерными ударами, в
верхние слои атмосферы
может быть выброшено
огромное количества
продуктов неполного
Вода
сгорания, пепла и пыли.
Итак, мы доказали, что
изменение климата может
достигает поверхности в полном
объёме.
быть вызвано целым
комплексом различных причин, а в
процессе глобального потепления
Другой пример антипарникового
ключевую роль играют парниковые
эффекта – необычайно холодный для
газы атмосферы. Тогда какова роль
Северной Америки и Западной
человека в данном естественном
Европы 1816 год. Данную
процессе?
климатическую аномалию связывают
с сильнейшим извержением вулкана
Тамбора на индонезийском острове
Человечеству нужна энергия для
осуществления его продуцентной
функции. По сей день эту энергию
266
человек получает сжигая
беспрецедентны по меньшей мере в
углеводороды. Одним из продуктов
последние 20.000 лет» – пишут
горения является углекислый газ –
эксперты в докладе.
основной парниковый газ.
Рассматривая биогеохимический
круговорот углерода в биосфере
Земли, мы показывали на схеме
влияние человека. Человек
возвращает захороненный прошлыми
геологическими эпохами углерод
обратно в биосферу, которая не
имеет механизмов утилизации
«внепланового» углекислого газа.
Человечество ответственно за
выбросы чуть более половины всего
атмосферного метана (CH4) –
мощного парникового газа.
Концентрация метана в атмосфере в
период с 1750 года увеличилась
примерно на 151% и продолжает
нарастать. Основные антропогенные
источники метана: возделывание
рисовых полей (по сути своей –
Согласно докладу МГЭИК
болот); разведение жвачных
«Изменение климата, 2001. Научные
сельскохозяйственных животных,
аспекты» 3/4 антропогенного CO2,
усваивающих растительную
поступившего в атмосферу в течение
клетчатку; потери при добыче
последних 20 лет XX века, произошло
полезных ископаемых; гнилостные
от сжигания ископаемого топлива,
процессы на свалках. Природа
1/4 часть – по причине уничтожения
образования метана во многом
лесов. «Концентрация двуокиси
схожа: деятельность бактерий по
углерода (CO2) в атмосфере в период
ферментативному разложению
с 1750 г. возросла на 31%. Ни в
клетчатки.
последние 420.000 лет, ни, вероятно,
в течение последних 20 млн. лет
концентрация CO2 не была столь
высокой, как сегодня.
Наблюдающиеся на сегодняшний
день темпы её увеличения
Что касается оксида азота (I) (N2O), то
здесь человеку «принадлежит» 1/3
всех подобных парниковых
атмосферных газов. Антропогенными
источниками N2O являются
сельскохозяйственные почвы,
267
откормочные площадки для крупного рогатого скота и химическая
промышленность.
Если первый мощнейший ледниковый период мог быть связан с
кислородной катастрофой, то набирающее обороты современное
нам глобальное потепление вполне может быть связано с
антропострофой.
Что касается озона (O3), одного из основных парниковых
газов, то его количество в тропосфере возросло, что не
может не радовать. Ведь с 1979 по 2000 гг. происходило
очевидное истощение озонового щита в верхних слоях
атмосферы. Вредная для человека и всего живого
жёсткая солнечная радиация через т.н. «озоновые
дыры» достигала Земли. Сейчас, с принятием и
выполнением международных предписаний в отношении
озоноразрушающих галоидуглеродных газов (CFCl3,
CF2Cl2 и др.), ситуация должна поправиться в ближайшие
десятилетия.
Теперь о том, «виновато» ли Солнце в глобальных
переменах климата на нашей планете. Одно время
достаточно популярной была гелиобиология – раздел
биофизики, изучающий влияние изменений активности
Солнца на биосферу Земли. Сотни энтузиастов в телескопы с
защитными фильтрами наблюдали солнечный диск, разыскивая
и описывая на нём солнечные пятна. Возможно, некоторые из вас
даже читали научно-популярную книгу Зигеля Ф.Ю. «Виновато
Солнце», где подробно описывались связи между изменениями
солнечной активности и различными процессами на Земле: потопами и
оледенениями, вспышками инфекционных заболеваний, войнами,
268
Солнце удалено от Земли на 149,6 млн км. Светило расположено на
расстоянии около 26.000 световых лет от центра Млечного Пути и
вращается вокруг него, делая один оборот более чем за 200 млн лет.
Солнце действительно огромно: его объём равен 1.301.018,805 объёмам
Земли. Масса Солнца составляет 332.982 масс Земли. Я с трудом
поместил Солнце в ваш iPad. Мы не знаем точно, повинно ли Солнце в
климатических изменениях на нашей планете. Но одно бесспорно:
Солнце обеспечило возможность возникновения жизни на нашей
планете и является основным поставщиком энергии в биосферу Земли
ураганами, изменением климата. Приводилось множество фактов из истории,
но не раскрывались механизмы подобных взаимосвязей.
Сейчас учёные очень осторожно говорят о том, что, возможно, усиление
и уменьшение полной солнечной светимости могло стать одной из
причин изменения климата на планете до наступления
индустриальной эры. Согласно докладу МГЭИК за 2001 год, вклад
изменения активности Солнца составляет не более 12% от
влияния антропогенных газов атмосферы. «Причём большая его
часть проявилась в первой половине XX столетия. Начиная с
конца 1970-х годов измерения с помощью спутников показали,
что существуют небольшие колебания, связанные с 11-летним
солнечным циклом. Были предложены объяснения механизмов
усиления влияния Солнца на климат, однако в настоящее
время ощущается недостаток как надёжных теоретических
основ, так и данных наблюдений» – отмечено в докладе.
Более подробно с докладом МГЭИК вы можете
познакомиться на сайте организации ipcc.ch. Достаточно
интересна и познавательна обзорная работа по проблеме
глобального потепления Олега Иващенко, размещённая на
сайте poteplenie.ru.
Среди современных художественных фильмов, где обыгрываются
возможные климатические катастрофы на Земле, следует
упомянуть «Послезавтра» Роланда Эммериха (США, 2004 год). Среди
книг на сходную тематику особо отмечу «Изгнание владыки»
советского писателя-фантаста Григория Адамова.
Проблема глобального изменения климата интересна ещё и тем, что
впервые она решается на уровне 192 стран мира. Впервые о конкретной
270
экологической проблеме узнают
значит он не имеет юридической
граждане, далёкие от экологии.
силы и носит лишь
Глобальное потепление становится
рекомендательный характер. В
«популярной» проблемой. И это
России Протокол вступил в силу 16
здорово! Впервые экология
февраля 2005 года.
массированно идёт в политику и
находит там рычаги воздействия на
общество с его развитым
производством и товарооборотом
между странами. Впервые для
решения проблемы предлагается
регулирование за счет чисто
коммерческих механизмов
производства и продажи квот на
выбросы парниковых газов.
В декабре 1997 года в дополнение к
Рамочной конвенции ООН об
изменении климата (РКИК) в Киото
(Япония) было принято
международное соглашение,
обязывающее развитые страны и
страны с переходной экономикой
сократить или стабилизировать
выбросы парниковых газов –
Киотский протокол. На 25 ноября
2009 Протокол был ратифицирован в
192 странах мира. Исключением из
этого списка являются США. Там
протокол не ратифицировали –
Теперь выбросы вредных газов могут
быть вписаны в бюджет доходов и
расходов предприятия, наряду с
обычными доходами и расходами на
сырье, заработную плату, покупку
оборудования, продажу продукции и
прочее. Посмотрим, как работает
данный механизм.
В качестве примера, представим себе
предприятие, выбрасывающее в
атмосферу 100.000 тонн парниковых
газов в год. Государство, на
территории которого находится
предприятие, принадлежит к числу
стран, перечисленных в Приложении
I РКИК. В таких странах есть законы,
ограничивающие максимальный
объем выбросов на одно
предприятие. По этому закону
предприятию устанавливают
ограничение, например, в 80.000 тонн
в год. Заводу приходится либо
снизить свои выбросы до объема
80.000 тонн, либо приобрести
271
углеродные квоты, чтобы
глобальном потеплении А. Гора,
сбалансировать избыточный объем
получает два Оскара. А. Гор много
выбросов (20.000 тонн). Взвесив эти
ездит по миру с лекциями. Кроме
две альтернативы, компания-
того, в свет выходит замечательная
владелец может решить купить
интерактивная книга-приложение
углеродные квоты на свободном
«Наш выбор» (Our Choice) для iPad и
рынке у организаций, имеющих
iPhone. Книга на английском, но
официально подтвержденный статус
многочисленные анимированные
законных продавцов углеродных
схемы и видео понятны и без знания
квот. Предприятие купит углеродные
языка. В 2010 году книга становится
квоты у компаний, снизивших
лучшим образовательным
выбросы парниковых газов за счёт
приложением по версии Apple Inc.
модернизации производства.
Проблема глобального изменения
Углеродная квота – сертификат или
климата – одна из немногих
лицензия, означающая право на
экологических проблем, которая
выброс в атмосферу одной тонны
известна широкому кругу людей и
углекислого газа или вещества, ему
при решении которой впервые
эквивалентного. Эти сертификаты
получены определённые реальные
или лицензии являются объектами
результаты.
покупки и продажи.
В 2007 году Альберту Гору (в
прошлом – вице-президенту США)
была присуждена Нобелевская
премия мира за работу по защите
окружающей среды и исследования
по проблеме изменения климата.
Фильм Дэвиса Гуггенхейма
«Неудобная правда» (2006 год),
основанный на семинарах о
272
Биоразнообразие
Ранее мы с вами говорили о том, что:
Винный бражник
1) человек, как элемент биосферы
эволюционного развития, конечная
Земли, связан со многими другими
цель которого – адаптация и
живыми организмами планеты
совершенствование.
миллиардами подчас даже не
осознаваемых им взаимодействий; 2)
Мы с вами должны понимать, что в
чем разнообразнее живые организмы
настоящее время, несмотря на
в экосистеме, тем более устойчива
огромные достижения в науке и
такая система, в первую очередь, за
технике, человек остаётся
счёт наличия в ней видов-дублёров и
«связанным» по рукам и ногам
большого потенциала для
природой. Человек опирается в своей
273
хозяйственной
деятельности на
существующие
экологические
их корни регулярно опыляются водой
с растворёнными в ней удобрениями.
Гидропонной пищи на всех точно не
хватит.
закономерности внутри
Поэтому, проблема сохранения
биосферы,
естественных экосистем и их
формировавшейся миллиарды лет.
Пример: человеку нужно питаться.
Для этого он должен выращивать
сельскохозяйственные растения,
биоразнообразия – одна из ключевых
проблем современной экологии,
которая решается на международном
уровне.
которые потребляет в пищу
Существует два подхода к раскрытию
непосредственно или использует на
проблемы биоразнообразия. Первый
корм скоту. Сельскохозяйственные
подход – биологический, с точки
растения требуют почвы –
зрения систематики растений,
биокосного вещества, содержащего
животных, грибов и
все необходимые минералы в точных
микроорганизмов. Второй подход –
пропорциях. Почвы формируются
экологический, с точки зрения
сотни лет за счёт работы природных
рационального природопользования,
экосистем Земли. Снизится
его правового регулирования на
разнообразие живого вещества в
государственном и международном
экосистемах – они станут
уровнях. Мы рассмотрим
неустойчивыми и деградируют. О
биоразнообразие с точки зрения
почвах можно будет забыть. А
экологии.
растения мы будем выращивать в
гораздо меньших количествах,
безвкусными и без витаминов,
энергозатратным методом
гидропоники. Это когда растения
растут на специальных решётках, а
5 июня 1992 года в Рио-деЖанейро
(Бразилия)
было
принято
274
международное соглашение –
найденных и не описанных видов
«Конвенция о биологическом
превышает число известных видов.
разнообразии». 145 стран мира
Принятая в настоящее время цифра –
подписали Конвенцию в июне 1992
около 1,2 млн. видов – это лишь
года. Россия ратифицировала
малая часть реального разнообразия
конвенцию по биологическому
жизни на Земле. Проблема
разнообразию в 1995 году, взяв на
заключается в том, чтобы
себя ряд обязательств, в том числе –
определить, сколько видов еще не
по разработке национальной
найдено. Это важно, т.к. тогда у нас
стратегии сохранения
будет цифра, используя которую, мы
биоразнообразия.
сможем точно оценить реальную
Первый вопрос, который мы
рассмотрим: сколько видов
животных, растений, грибов и
микроорганизмов обитает
вместе с нами на Земле и
каково влияние социума на
скорость исчезновения видов и роль
человека в данном процессе.
В августе 2011 года в журнале
PLoS Biology появилась
очередная статья с попыткой
расчёта общего количества
биоразнообразие? Вопрос
видов организмов,
кажется простым, но
обитающих на нашей
точного ответа на него нет
планете (с учетом еще не
до сих пор. Каждый год
открытых и не исследованных
систематики описывают новые,
видов). В поисках
прежде не известные виды
универсальной
простейших, насекомых,
закономерности, авторы
позвоночных животных:
обсуждаемой статьи
амфибий, рептилий, рыб, а
обратились к соотношению
иногда – млекопитающих. Все
разнообразия таксонов в их
специалисты согласны с тем, что
число еще не известных, не
иерархии. Предполагается,
что на больших массивах
275
данных отношение числа таксонов
формулы
(систематических групп) в ряду «тип –
можно найти
класс – отряд – семейство – род –
численный
вид» более или менее постоянно.
предел, к которому
Конечно, такой подход можно
стремятся цифры по каждому
использовать только в том случае,
таксону, предположив их полную
если верно предположение, что
предполагаемую численность.
таксоны высших рангов сосчитаны
Впрочем, всё это – математика, в
уже все или почти все, а неизвестно
которой я не был силён никогда.
только число видов. Авторы
Поэтому, чтобы не ломать лишний
проверили это предположение,
раз голову, перейдём сразу к
используя две библиотеки данных –
результатам.
Каталог живых существ, и
Всемирный регистр морских видов.
Каталог живых существ содержит
около 1,24 млн. морских и наземных
видов; Всемирный регистр морских
видов – 194.000 морских организмов,
большей частью включённых в
первый каталог.
Модель, предложенная авторами
даёт неплохие результаты для
«ядерных» организмов (например,
животных, внутри клеток которых
есть оформленное ядро с ДНК), но
совершенно неприменим к
доядерным простым формам жизни –
бактериям.
Так как для каждого таксона
известна дата его описания,
несложно построить зависимость
между скоростью описания
человеком новых
таксонов и
временем.
Используя
математические
Авторы оценили разнообразие
«ядерных» организмов планеты в 8,74
(±1,3) млн видов. Из них около 7,7
млн. животных, 298.000 растений,
611.000 грибов и 36.400 простейших.
Таким образом, по данным авторов
статьи, сегодня человек «знает»
только около 14% видов, обитающих
на Земле. При этом задача описания
276
всех таксонов является практически
парниковых газов, которые могут
нерешаемой. Учёт населения
естественный процесс ускорить. При
биосферы Земли, при нынешних его
этом многие забывают, что
темпах, может растянуться на 1200
человеческая техногенная
лет. Всё-таки математика – совсем
цивилизация «правит» планетой очень
неутешительная наука.
скромное время в несколько сотен
Как можно говорить о темпах
вымирания не зная точно, сколько
сейчас на планете видов живых
лет и это время ничтожно по
сравнению с 4,5 млрд. лет
геохронологии Земли.
существ? Относительно какой цифры
Впрочем, изменение климата и
эти «темпы» могут быть рассчитаны?
сокращение биоразнообразия, на
Так же, на сегодняшний день, в
самом деле, взаимосвязаны. При
экологии нет точных объективных
катастрофических глобальных
данных о том, каков «вклад»
изменениях в действии абиотических
человечества в процессы
факторов многие из организмов не
сокращения биоразнообразия
успевают адаптироваться и
планеты.
закономерно гибнут. Это и есть
Проблема оценки массового
вымирания организмов кажется
несколько схожей с проблемой
глобального потепления. В
последнем случае известно, что
биосфера Земли выходит из
последнего ледникового периода и
процесс вымирания. Были ли в
геологической истории Земли ранее
массовые вымирания видов и
надвидовых таксонов о которых мы
можем судить по многочисленным
скелетным остаткам? Не одно и не
два – множество.
повышение температуры – вполне
Примерно 251,4 млн. лет назад
естественный процесс. С другой
происходит самое крупное
стороны, человечество
исчезновение видов за историю
действительно выбрасывает в
биосферы Земли – Великое пермское
атмосферу значительное количество
вымирание. Биосфера теряет более
277
95%
современных крыс или белок.
видов всех
Динозавры пугались их и вымерли от
живых существ
стресса? Конечно, нет. Тиранозавры,
(как на суше, так
например, не настолько пугливы. Всё
и в море). В
гораздо сложнее.
настоящее
время, у специалистов отсутствует
общепринятое мнение о причинах
вымирания. Среди вероятных:
выброс метана со дна моря,
столкновение с астероидом,
глобальное изменение климата.
Цветковые растения,
эволюционирующие на суше, имеют
развитую систему корней, лучше
используют минеральные вещества
почвы. Их семена (зародыши новой
жизни) лучше обеспечены всем
необходимым «с рождения».
65,5 млн. лет назад произошло
Цветковые научились использовать
последнее массовое вымирание,
насекомых и других животных, как
названное Мел-палеогеновым и
опылителей и распространителей
уничтожившее шестую часть всех
своих семян. Всюдное
видов, в том числе и динозавров.
распространение цветковых и их
Объяснений причин вымирания, как
способность к дернообразованию
обычно, очень много.
могли привести к снижению
Есть достаточно красивая гипотеза,
согласно которой, в гибели большей
части животных моря повинны…
покрытосемянные – наиболее
совершенные растения, для которых
характерно наличие цветка и семени,
покрытого оболочками (проще говоря
природной эрозии и прекращению
смыва почвы в океаны. Обеднение
океана «пищей» могло привести к
массовой гибели водорослей, а
вместе с ними – к нарушению всей
трофической цепочки, вплоть до
крупных морских летающих ящеров.
– одуванчики). А причиной гибели
На суше появлялись маленькие и
динозавров стали мелкие и очень
проворные млекопитающие-хищники,
хищные млекопитающие, похожие на
которые были, конечно, не опасны
278
для взрослых динозавров, но
очередного «удара»? Это зависело
представляли немалую угрозу для
исключительно от генетического
подрастающего динозаврового
разнообразия выживших популяций
племени. Охрана потомства для
особей. Выше генетическое
динозавра почти неосуществима: вот
разнообразие внутри популяции вида
млекопитающие и тащили их яйца и
– больше шансов на адаптацию в
рождающихся детёнышей кто как
сложных условиях. Большее число
мог. Кроме того, в результате
видов населяет биоценоз – больше
перемещения материковых плит, в
шансов на адаптацию на уровне
конце мелового периода, изменилась
экосистемы и сохранение её
система течений, что привело к
целостности.
некоторому похолоданию на
огромной территории суши. Такие
качества, как теплокровность и
способность быть активными
постоянно, вне зависимости от
внешней температуры, предоставили
млекопитающим потрясающие
возможности для адаптации к
холоду, которых у динозавров не
было.
Итак, практически все
крупнейшие колебания
биоразнообразия на нашей
планете, в конечном итоге,
«завязаны» на изменении
климата. Насколько
быстро живая природа
восстанавливалась после
Чернов Юрий Иванович, российский
биогеограф и эколог, пишет о том,
что биологическое разнообразие
можно понимать как главный
параметр эволюционного процесса,
одновременно его итог и фактор,
действующий по принципу обратной
связи.
Учёные выделяют две основные
причины, снижающие
биоразнообразие Земли, связанные с
хозяйственной деятельности
человека: 1) уничтожение человеком
природных местообитаний растений
и животных (сведение лесов,
превращение природных ландшафтов
в сельскохозяйственные угодья,
прокладка дорог и т.п.), что было и
279
остается серьёзной проблемой; 2)
видов: управление видами.
глобальные изменения климата, о
Например, заселение территории
которых заговорили сравнительно
хищниками, которые по ряду причин
недавно.
исчезли с данных местообитаний.
В статье Теренса Досона и других
авторов из Великобритании, США и
Австралии (журнал Science, апрель
Либо, наоборот, изъятие отдельных
особей, представляющих угрозу для
экосистемы.
2011 года), говорится о
Уже создана т.н. «Черная книга
невозможности выработки одной
флоры Средней России», с которой
единственной стратегии снижения
вы можете познакомиться на
риска вымирания. Авторы
bookblack.ru. Чёрная книга
предлагают схему степеней
посвящена чужеродным видам
позитивного вмешательства человека
растений, которые вполне освоились
в природу для сохранения
в нетипичных для себя экосистемах и
биоразнообразия.
прогрессируют, снижая численность
Первый уровень: политика
невмешательства (например,
национальные парки США,
следующие принципу «laissez-faire»
или «будь что будет»). Второй
уровень: средовое и ландшафтное
управление (организация заказников,
заповедников, памятников природы и
прочее, на территории которых
и видовое разнообразие «коренной»
флоры. Сейчас в списке более 50
наиболее злостных и широко
распространенных чужеродных
(инвазионных) видов флоры Средней
России. Среди них: борщевик
сосновского, клен ясенелистный,
ромашка душистая и многие другие
растения.
ограничена или запрещена всякая
Всем прекрасно известен пример
деятельность человека).
инвазии диких кроликов в Австралии.
Следующий уровень вмешательства
человека в природу для сохранения
В 1859 году на материк было
завезено всего 24 особи, которые к
1900 году дали популяцию в 20 млн.
280
голов. Кролики активно
распространился по всем
выедают траву и реликтовую
континентам, планомерно снижая
растительность, составляя
биоразнообразие везде, где бы
конкуренцию аборигенной фауне
и флоре, а так же лишая пищи
животных, разводимых
он не появился.
Четвёртый уровень
позитивного
человеком: овец и крупный
рогатый скот. С кроликами
боролись и борются по сей день:
завезли европейских хищников,
отлавливают, стреляют, травят,
устанавливают сетчатые загородки. В
1950-х годах кроликов специально
заражали вирусом. Тогда погибло
около 90% популяции, однако,
оставшиеся 10% приобрели
иммунитет и прекрасно себя
чувствуют по сей день.
Да что там кролики! Новейшая
история Земли знает пример инвазии
куда более масштабной –
распространение по планете
Homo sapiens. Исконная
его родина – Африка.
Однако, бананов на
всех не хватило, и
теперь этот вид
млекопитающего
вмешательства: помощь
в миграциях видов, путём
снятия барьеров на пути
перемещений животных,
установления коридоров и
мостов, облегчающих передвижения
животных и освоение ими новых
территорий, активный перенос
организмов.
Наконец, уровень максимального
вмешательства в процесс сохранения
биоразнообразия: культивирование в
искусственных условиях – в
зоопарках и ботанических садах.
Весьма показательно участие
человека по сохранению зубра,
который был восстановлен из малого
числа особей. Последний живущий на
свободе зубр был убит браконьерами
в Польше в 1921 году. На Кавказе
последних трёх зубров убили в 1926
году. В зоопарках и частных
281
владениях всего мира сохранились
разнообразие вида, потребовалось
лишь 66 животных. По инициативе
вести родословные книги зубров.
польского зоолога Яна Штольцмана
Учёные тщательно продумывали то,
во Франкфурте-на-Майне в 1923 году
как именно их лучше скрещивать
было создано Международное
между собой, чтобы минимизировать
общество охраны зубра. С тех пор
утрату сохраненного генетического
человек занялся восстановлением
разнообразия.
естественной популяции этого
животного.
Теперь, когда численность этого вида
начинает постепенно
Понятно, что ДНК 66 животных не
восстанавливаться, возникла новая
может соответствовать генофонду
проблема. Современному зубру
вида, насчитывающего когда-то
оказалось негде жить. Зубр –
многомиллионные стада от
животное широколиственного леса, а
Пиренейского полуострова до
вся зона широколиственных лесов
Западной Сибири. Для того, чтобы
почти полностью изменена
восстановить генетическое
человеком. Сейчас экологи
Особо охраняемые природные территории
Для сохранения ареалов диких видов растений и животных решением
Международного союза охраны природы (МСОП) была разработана
следующая классификация особо охраняемых природных территорий
(ООПТ):
Ia – строгий природный резерват (Strict Nature Reserve) - строгая охрана в
сочетании с изучением территории;
Ib – территория дикой природы (Wilderness Area) - строгая охрана, без
посещения территории;
II – национальный парк (National Park) - сохранение экосистем при
публичном доступе на отдельные участки в рекреационных целях;
282
понимают, что нельзя рассматривать
наличие тёмного пигмента,
отдельно проблему сохранения
окрашивающего бабочку в тёмный
видового разнообразия и проблему
цвет. В норме бабочки имеют
сохранения экосистемного
сероватые крылья с тёмными
биоразнообразия. Каждый вид
пестринами, что позволяет им
полноценно можно сохранять только
эффективно скрываться днём на
в его родной экосистеме. И зубр тому
коре берёз. Птицы таких
хороший пример.
замаскированных бабочек не видят и
Особо охраняются виды, занесенные
в Красные книги различных уровней:
от международной до региональных.
В Красную книгу записаны редкие и
находящиеся под угрозой
исчезновения виды животных,
растений и грибов.
Конечно, подходить к проблеме
разнообразия нужно шире. Этот
термин я предлагаю понимать
буквально. Разнообразие – значит
быть разным, не похожим, носителем
уникальных качеств и свойств. И чем
больше разнообразных элементов в
системе, тем она более устойчива.
Рассмотрим силу разнообразия на
излюбленном примере
эволюционистов. На примере
индустриального меланизма бабочки
берёзовой пяденицы. Меланизм –
не склёвывают. В то же время, в
популяции всегда есть небольшое
количество «отщепенцев»: бабочек с
иной окраской, что является
отклонением от нормы. Такие
бабочки либо светлые, либо тёмные.
Так или иначе, судьба их не завидна.
Птицы быстрее находят их на
деревьях и уничтожают. Казалось бы,
какой прок природе и бабочкам
пяденицам от таких «ненормальных»
особей?
Произошло это в промышленной
Англии. Трубы заводов в то время
коптили так, что близлежащие
берёзовые леса быстро покрылись
сажей и пеплом. Стволы деревьев
перестали быть белыми с черными
пестринами: они стали чёрными.
Популяция бабочек, состоящая из
одних «нормальных» особей
283
неизбежно бы погибла. Но слава
эффективность работы
Творцу: прежние «изгои»,
генетического кода. Разнообразие
тёмноокрашенные берёзовые
генов в популяции обеспечивает
пяденицы, неожиданно получили
широту её адаптивных возможностей.
«зелёный» свет для эволюции. Их
Разнообразие клеточных структур
крылышки были совершенно
определяет жизнедеятельность
незаметны на фоне закопчённых
одноклеточного простейшего.
стволов берёз! Так разнообразие
Разнообразие клеток обеспечивает
спасло популяцию.
функционирование целостного
Разнообразие есть во всём.
Разнообразие азотистых оснований
определило простоту и
многоклеточного организма.
Разнообразие
живых существ
определяет
стабильность
Насекомые и паукообразные Челябинского городского бора
Съемки выполнены в мае 2011 года
284
и эволюционную судьбу экосистем.
Разнообразие среди людей –
наиважнейший фактор ускоренного
развития социума. Разнообразие
информации в интернете и лёгкость
поиска по ней определяет
популярность сети и её эффективное
использование для работы и
развлечения людей.
Разнообразие планет формирует
Солнечную систему с её
уникальными характеристиками,
позволившими развиться жизни
именно здесь. Разнообразные
галактики составляют Вселенную, а
разнообразные измерения – весь
мир. Разнообразие – тот
универсальный механизм, который
определяет все процессы внутри и
вне наших тел.
Именно поэтому, человек должен
ценить и уважать разнообразие, в
какой бы форме оно не проявлялось.
285
Самоконтроль
Вопрос 1 из 10
По данным МГЭИК (2001 год) среднее значение
температуры воздуха около поверхности суши и
температуры поверхности моря в XX столетии
повысилось на...
A.
0,2°C
B.
0,6°C
C.
1,4°C
D.
3,0°C
Проверить ответ
286
10
Вместо послесловия
Если вы добрались до этой главы, последней по счёту, значит книга не
оставила вас равнодушными. Надеюсь, вы узнали хоть что-то новое о
том мире, в котором всем нам суждено жить.
Я долго думал, в какой форме написать послесловие. Решил написать
его в форме ЧаВо (Часто задаваемых вопросов). Форма необычна, но
позволит нам подвести некоторые выводы по материалу книги.
Интересно, а какие ответы дали бы вы на поставленные вопросы?
Какие вопросы предложили бы сами?
ЧаВо
Зачем человеку нужна наука экология?
Человечество накопило колоссальный объём данных в области
естественных, технических, общественных и гуманитарных наук.
Однако, не было найдено цементирующей основы данным знаниям о
мирах природы и людей. Экология XXI века, с её представлениями о
биосфере, как раз является этой цементирующей основой, наукой
наук.
Почему окружающая среда так важна для любого живого
существа?
287
Живые тела являются открытыми системами, в которых потоки
веществ и энергии находятся в состоянии устойчивой
неравновесности. Разница между данными потоками, имеющаяся в
каждый конкретный момент времени, позволяет совершать работу,
направленную на выживание – адаптацию и развитие. Вещество и
энергия доставляется живым телам из окружающей их среды вместе с
экологическими абиотическими и биотическими факторами.
Можно ли сказать, что сейчас человек может обойтись без
природы?
Человек – элемент биосферы. Человек – животное, которому
необходимо справлять свои естественные физиологические нужды: в
воде, пище, размножении. «Помогают» ему в этом другие самые
разнообразные существа планеты и особи собственного вида. Т.о.
человеческий индивид не в состоянии быть самодостаточным. С другой
стороны, человеческое общество, которое научилось производить
энергию вне своих тел, передавать опыт и знания в обход генов, скоро
получит полный контроль над собственным геномом. Имеющиеся
технологии, действительно, позволят не зависеть от природы уже в
самом ближайшем будущем, создавая свои маленькие
самодостаточные биосферы и колонизируя другие планеты. Однако, на
планете к тому времени будет более 9 млрд. людей и обеспечить
подобными технологиями удастся менее 1% популяции. Остальные
99% по-прежнему могут рассчитывать только на родную биосферу
Земли.
Зачем на Земле нужно такое разнообразие животных, растений,
грибов и микроорганизмов?
288
Разнообразие живых существ, наблюдаемое в нынешней биосфере,
результат миллиардов лет эволюции. Чем больше в экосистеме
различных видов живых существ, тем больший у неё потенциал к
адаптации и развитию. Кроме того, чем больше различных живых
существ на каждой из ступеней экологической пирамиды, тем
эффективнее экосистемой усваивается и перерабатывается энергия
Солнца.
Что отличает человека от животных?
В первую очередь: наличие языка и письма. А также – способность
действовать вопреки «обезьяньим» инстинктивным программам,
способность к самопожертвованию, взаимопомощи, дружбе,
сопереживанию. Впрочем, последнее характерно только для 5%
человеческой популяции. Остальные 95% вынуждены
довольствоваться только наличием языка и письма.
Можно ли сказать точно, насколько значимо влияние человека на
биосферу Земли?
Боюсь, что нет. Как можно говорить о значимости одного
биологического вида, если он появился в биосфере лишь пару сотен
тысяч лет назад? Даже наиболее изученные экологические проблемы
глобального потепления и сохранения разнообразия не дают чёткого
понимания того, какова антропогенная составляющая вызывающих их
причин. Одно известно точно: есть два пути развития человеческой
популяции. Первый путь – через удовлетворение всех своих мыслимых
и немыслимых потребностей – прямо к экологической катастрофе
(состояние техносферы). Второй путь – через осмысление своей
регулирующей роли в биосфере, ограничение собственных
289
потребностей и инстинктивных программ – к экологии и рациональному
природопользованию (состояние ноосферы).
Появление и развитие человеческой цивилизации: естественный
природный процесс или нет?
Развитие человеческой цивилизации – вполне естественный процесс
борьбы за выживание одного очень неординарного вида животных. Мы
адаптируемся к самым различным диапазонам факторов среды,
используя энергию ископаемого топлива и возможности
негенетической передачи информации. Мы распространяемся по
планете. Мы стремимся получить максимум от среды обитания и это
наше право, как успешно адаптированного биологического вида. Мы
наращиваем свою численность. Мы как полевые мыши в урожайный
год. Только в отличие от мышей, мы способны осознать, что
следующие годы могут и не быть столь удачными для нас. Осознать это
и подготовиться заранее.
В чём смысл жизни?
Смысл жизни любого живого существа, с точки зрения экологии, в
максимально полном усвоении атомов химических элементов,
трансформации их в новые химические соединения и эффективном
распространении их в среде после своей смерти. Живому существу
необходимо наиболее полно принять участие в биогеохимических
круговоротах веществ биосферы: усвоении, переработке,
распределении. Однако, с точки зрения гипотезы о ноосфере В.И.
Вернадского, задача перед человечеством стоит куда более серьёзная:
взять на себя ответственность за все процессы, происходящие в
биосфере и обеспечить её стабильное существование в будущем. Ведь
мы, люди, в отличие от животных, наделены разумом и способностью
290
прогнозировать ситуацию. И если прогноз получается неутешительным,
оставлять без внимания этот факт мы не должны. Нельзя откладывать
решение проблемы на потом и оставлять её нашим потомкам.
Действовать нужно уже сейчас. Потом будет сложнее поправить
ситуацию. А может быть – невозможно.
Что будет дальше?
Этого вам никто не скажет. Даже я ;)
С уважением, Сергей Овчинников,
кандидат биологических наук
291
Cool Biz
акция по энергосбережению, проводимая в Японии с 2005 года.
Связанные термины глоссария
Перетяните сюда связанные термины
Указатель
Найти термин
Абиотические факторы
экологические факторы неживой природы, к которым живые орг
адаптируются в ходе борьбы со средой.
Связанные термины глоссария
Антропогенные факторы, Биотические факторы, Экологические факторы
Автокатализ
явление в химии, при котором катализатором химической реакци
становится продукт данной реакции.
Связанные термины глоссария
Жизнь
Адаптация
плавная самонастройка живой системы в соответствии с изменяю
дозой действия экологического фактора.
Связанные термины глоссария
Жизненная форма, Коэволюция, Мимикрия, Экологические факторы
Альбедо
свойство поверхностей Земли отражать назад в космос солнечну
энергию.
Связанные термины глоссария
Перетяните сюда связанные термины
Аменсализм
форма взаимодействия между живыми организмами, при которо
популяция подавляет другую, но при этом сама не испытывает
отрицательного воздействия.
Связанные термины глоссария
Комменсализм, Конкуренция, Мутуализм, Паразитизм, Протокооперация,
Хищничество
Анаболизм
обмен веществ, направленный на рост и развитие тел живых орга
Энергозатратен.
Связанные термины глоссария
Жизнь, Катаболизм, Правило бутерброда
Антропогенез
эволюционное развитие человека.
Связанные термины глоссария
Антропогенные факторы, Ноосфера, Постчеловек, Техносфера, Человек,
Эволюционизм
Антропогенные факторы
экологические факторы, связанные с хозяйственной деятельност
человека.
Связанные термины глоссария
Абиотические факторы, Антропогенез, Биотические факторы, Экологичес
факторы
Антропострофа
от древнегреческого ἄνθρωπος (человек) и καταστροφή (катастроф
появление людей (род Homo) в четвертичном периоде кайнозойск
(примерно 2 млн. лет назад), повлёкшее за собой создание цивил
глобальные процессы изменения химизма окружающей среды.
Связанные термины глоссария
Катастрофа жизни, Кислородная катастрофа, Человек, Экология
АТФ
аденозинтрифосфорная кислота; универсальный «аккумулятор» ж
систем. Содержит две энергетические связи между тремя остатк
фосфорной кислоты.
Связанные термины глоссария
Дыхание, Правило бутерброда
Биогенное вещество
вещество биосферы, возникшее от живых тел и подвергшееся
переработке.
Связанные термины глоссария
Биогеохимический цикл, Биокосное вещество, Биосфера, Живое веществ
вещество
Биогеохимический цикл
непрерывная циркуляция химических элементов в биосфере по б
менее замкнутым путям.
Связанные термины глоссария
Биогенное вещество, Биокосное вещество, Биосфера, Живое вещество, К
вещество
Биокосное вещество
вещество биосферы, в образовании которого на равных участвую
элементы косной и живой природы.
Связанные термины глоссария
Биогенное вещество, Биогеохимический цикл, Биосфера, Живое веществ
вещество
Биоразнообразие
главный параметр эволюционного процесса, одновременно его и
фактор, действующий по принципу обратной связи.
Связанные термины глоссария
Биосфера, Жизнь, Эволюционизм
Биосфера
совокупность всех живых существ на планете Земля и связанных
элементов неживой природы, как планетарного, так и космическо
значения.
Связанные термины глоссария
Биогенное вещество, Биогеохимический цикл, Биокосное вещество,
Биоразнообразие, Живое вещество, Жизнь, Иерархия, Косное вещество,
Техносфера, Экология
Биотические факторы
экологические факторы живой природы, к которым организмы
адаптируются в ходе межвидовой и внутривидовой борьбы.
Связанные термины глоссария
Абиотические факторы, Антропогенные факторы, Экологические факторы
Биоценоз
совокупность постоянно взаимодействующих между собой расте
животных, грибов и микроорганизмов, которые заселяют опреде
участок суши или акватории.
Связанные термины глоссария
Консументы, Продуценты, Редуценты, Экосистема
Биоэлементы
химические элементы, из которых преимущественно состоят тела
организмов. Среди биоэлементов: углерод (C), водород (H), кисло
азот (N) и фосфор (P).
Связанные термины глоссария
Жизнь
Вирус
неклеточная форма существования живой материи, важнейшим
структурным компонентом которой является наследственная мол
Связанные термины глоссария
ДНК, Прион, РНК
Возобновимые источники энергии
неисчерпаемые ресурсы, к каким можно отнести геотермальную
энергетику, ветровые электростанции, солнечные электростанци
гидроэлектростанции, приливные электростанции и биоэнергетик
Связанные термины глоссария
Ресурсы среды
Генетический код
система записи информации о последовательности аминокислот
с помощью последовательности нуклеотидов в РНК (рибонуклеин
кислоты).
Связанные термины глоссария
ДНК, РНК
Голод
острая потребность организма в еде
Связанные термины глоссария
Жажда
Давление жизни
стремление жизни получить максимум энергии для метаболизма
размножения, используя среду во всём объёме.
Связанные термины глоссария
Жизнь, Метаболизм, Сукцессия
Динамика популяции
характер изменения численности, полового и возрастного состав
популяции во времени, определяемый балансом рождаемости, см
иммиграции и эмиграции.
Связанные термины глоссария
Популяция
ДНК
дезоксирибонуклеиновая кислота; органический нерегулярный
гетерополимер, мономерами которого являются 4 нуклеотида,
содержащие азотистые основания аденин, гуанин, цитозин и тим
Связанные термины глоссария
Вирус, Генетический код, РНК
Дыхание
окисление органических веществ с высвобождением энергии,
необходимой для процессов жизнедеятельности.
Связанные термины глоссария
АТФ, Катаболизм, Метаболизм
Жажда
острая потребность организма в пресной воде
Связанные термины глоссария
Голод
Живое вещество
вещество биосферы, включающее в себя все живые организмы.
Связанные термины глоссария
Биогенное вещество, Биогеохимический цикл, Биокосное вещество, Биос
Косное вещество
Жизненная форма
сходные особенности внешней и внутренней организации живых
обеспечивающие их адаптацию к определённой среде обитания и
жизни. Например, жизненные формы растений: травы, кустарник
деревья или австралийские сумчатые и высшие млекопитающие
полосатый муравьед и муравьед, сумчатый крот и обыкновенный
прочее).
Связанные термины глоссария
Адаптация, Жизнь
Жизнь
1) открытая система, для которой взаимодействие со средой не
разрушения, а необходимое условие существования;
2) процесс, или система, вектор развития которой противополож
направлению остальным, неживым объектам вселенной, и нап
на уменьшение всеобщей энтропии.
Связанные термины глоссария
Автокатализ, Анаболизм, Биоразнообразие, Биосфера, Биоэлементы, Дав
жизни, Жизненная форма, Иерархия, Катаболизм, Метаболизм, Открытая
Энтропия
Закон ограничивающего фактора
наиболее значимым для живого организма оказывается тот эколо
фактор, что наиболее отклонился от нормы и ближе всего находи
нижней или верхней критической точке.
Связанные термины глоссария
Закон оптимума, Экологические факторы
Закон оптимума
любой экологический фактор имеет определенные пределы
положительного влияния на организм.
Связанные термины глоссария
Закон ограничивающего фактора, Экологические факторы
Игрофикация
использование игрового мышления и игровой механики для прив
пользователя или решения определенной проблемы.
Связанные термины глоссария
Перетяните сюда связанные термины
Иерархия
порядок подчинённости низших звеньев высшим, организация их
разветвленную структуру.
Связанные термины глоссария
Биосфера, Жизнь
Интеллект
моделирование реального мира на основе супермощных вычисли
ресурсов, которые могут базироваться либо на биологических ма
основанных на углероде, либо вне их.
Ключевой особенностью интеллекта является возможность
прогнозирования изменения среды на основе построенной модел
Связанные термины глоссария
Постчеловек, Человек
Катаболизм
распад органических соединений тел живых организмов, направл
производство энергии.
Связанные термины глоссария
Анаболизм, Дыхание, Жизнь, Правило бутерброда
Катастрофа жизни
появление первых одноклеточных организмов в эоархее (около 3
лет назад, может быть – раньше). Одноклеточные из эоархея пре
безжизненную поверхность Земли в туманную планету, в составе
атмосферы которой были метан и органика.
Связанные термины глоссария
Антропострофа, Кислородная катастрофа
Кислородная катастрофа
появление фотосинтезирующих архебактерий в сидерийском пер
палеопротерозоя (около 2,4 млрд. лет назад). Фотосинтезирующи
архебактерии постепенно превратили восстановительную атмосф
Земли в окислительную, дав возможным развиваться жизни на
поверхности Земли в сложные формы.
Связанные термины глоссария
Антропострофа, Катастрофа жизни
Комменсализм
форма взаимодействия между живыми организмами, при которо
одной популяции получают пользу от объединения, а особям друг
популяции это объединение безразлично.
Связанные термины глоссария
Аменсализм, Конкуренция, Мутуализм, Паразитизм, Протокооперация, Си
Хищничество
Конкуренция
форма взаимодействий между живыми организмами через прямо
взаимное подавления обоих особей или дефицит общего ресурса
Связанные термины глоссария
Аменсализм, Комменсализм, Мутуализм, Паразитизм, Протокооперация, С
Сукцессия, Хищничество
Консорция
сообщество организмов, связанных с определенным видом расте
Результат сопряженной эволюции. Взаимосвязь в сообществе
осуществляется по типу симбиозов.
Связанные термины глоссария
Коэволюция
Консументы
живые организмы, потребляющие готовые органические веществ
Связанные термины глоссария
Биоценоз, Продуценты, Редуценты, Экологическая пирамида
Косное вещество
вещество биосферы, включающее в себя неживые компоненты ге
Земли: воду, минералы, газы.
Связанные термины глоссария
Биогенное вещество, Биогеохимический цикл, Биокосное вещество, Биос
Живое вещество
Коэволюция
выработка организмами различных систематических групп взаим
адаптаций к факторам среды. Например, появление хищников пр
формированию защитных механизмов у их жертв (иголок, панцир
ядовитых желёз и прочее).
Связанные термины глоссария
Адаптация, Консорция
Креационизм
ненаучная гипотеза о том, что весь окружающий мир, каким мы е
был создан Творцом.
Связанные термины глоссария
Эволюционизм
Кривая выживания
один из способов графической оценки состояния популяции, где
откладывается возраст, а по оси Y - процент выживающих особе
Связанные термины глоссария
Популяция
Метаболизм
постоянный обмен веществом со средой, происходящий в живых
как открытых системах.
Связанные термины глоссария
Давление жизни, Дыхание, Жизнь, Открытая система, Правило бутерброд
Фотосинтез
Миграция
массовое направленное перемещение особей одного вида (перем
стад копытных, рыб и земноводных - к местам нереста, сезонные
птиц и бабочек и прочее).
Связанные термины глоссария
Расселение
Мимикрия
своеобразная адаптация связанная с выработкой и сохранением
поколениях «безвредных» животных окраски и формы тела опасн
сородичей. Например, муха-журчалка подражает осе, а аранеомо
пауки подражают муравьям.
Связанные термины глоссария
Адаптация
Мутуализм
форма отношений, при которой два разных организма получают
преимущество от совместного существования и не могут существ
друг без друга.
Связанные термины глоссария
Аменсализм, Комменсализм, Конкуренция, Паразитизм, Протокооперация
Хищничество
Ноосфера
эволюционное состояние биосферы, при котором разумная деяте
человека становится решающим фактором ее развития.
Связанные термины глоссария
Антропогенез, Биосфера, Техносфера, Экология, Экопоселение
Открытая система
система обменивающаяся веществом, энергией и информации с
внешними системами.
Связанные термины глоссария
Жизнь, Метаболизм
Паразитизм
форма отношений при которой особи одной популяции делают ос
другого вида своей средой обитания.
Связанные термины глоссария
Аменсализм, Комменсализм, Конкуренция, Мутуализм, Протокооперация,
Хищничество
Популяция
совокупность особей одного вида, занимающие определённую те
и свободно скрещивающиеся между собой.
Связанные термины глоссария
Динамика популяции, Кривая выживания
Постчеловек
человек будущего, который будет характеризоваться сращивани
техникой (в прямом и переносном смыслах), отказом от привычно
человеческого облика, программируемостью и заменяемостью
Связанные термины глоссария
Антропогенез, Интеллект, Экология
Правило Аллена
у животных, обитающих в холодном климате, выступающие части
обычно бывают короче, чем у родственных теплолюбивых видов.
Связанные термины глоссария
Правило Бергмана
Правило Бергмана
среди родственных видов организмов обитатели холодных район
крупнее своих теплолюбивых соседей.
Связанные термины глоссария
Правило Аллена
Правило бутерброда
чтобы получить энергию, нам нужно её затратить. Перед вами ле
бутерброд. Он содержит энергию. Но чтобы его взять, прожевать
проглотить, переварить и благополучно избавиться от лишнего, н
затратить энергию. А откуда её для этого взять? Из съеденного р
бутерброда. Стартовая энергия получена от материнского органи
энергия Вселенной возникла в результате Большого Взрыва
Связанные термины глоссария
Анаболизм, АТФ, Катаболизм, Метаболизм
Принцип конкурентного исключения
при полном перекрывании экологических ниш, один из видов неи
вытеснит другой. Виды, живущие в одной экосистеме совместно,
не занимают одинаковые экологические ниши.
Связанные термины глоссария
Экологическая ниша
Прион
неклеточная форма существования живой материи, белковое тел
Проникая в здоровую клетку, прион присоединяется к «здоровом
родственному ему белку и видоизменяет его по своему подобию.
лишается нормально функционирующего белка и гибнет.
Связанные термины глоссария
Вирус
Продуценты
живые организмы, самостоятельно синтезирующие органические
вещества из неорганических.
Связанные термины глоссария
Биоценоз, Консументы, Редуценты, Экологическая пирамида
Протокооперация
форма отношений между живыми организмами при которой совм
существование выгодно, но не обязательно для сожителей.
Связанные термины глоссария
Аменсализм, Комменсализм, Конкуренция, Мутуализм, Паразитизм, Симб
Хищничество
Расселение
ненаправленное перемещение в пространстве особей одного вид
спор, гамет или особых органов расселения за пределы места
образования (рождения).
Связанные термины глоссария
Миграция
Редуценты
живые организмы, разлагающие мертвую органику.
Связанные термины глоссария
Биоценоз, Консументы, Продуценты, Экологическая пирамида
Ресурсы среды
то, что живое существо использует для поддержания целостност
организма и снижения энтропии. Например, пищу и минимальное
жизненное пространство. Ресурсы конечны, а при возрастающей
численности популяции их нехватка может обернуться серьёзной
проблемой.
Связанные термины глоссария
Возобновимые источники энергии, Условия среды, Экологические фактор
РНК
рибонуклеиновая кислота; органический нерегулярный гетеропол
мономерами которого являются 4 нуклеотида, содержащие азоти
основания аденин, гуанин, цитозин и урацил.
Связанные термины глоссария
Вирус, Генетический код, ДНК
Симбиоз
биологические отношения между живыми организмами.
Связанные термины глоссария
Аменсализм, Комменсализм, Конкуренция, Мутуализм, Паразитизм,
Протокооперация, Техносфера, Хищничество
Синантропные виды
виды растений и животных, ставшие неотъемлемой частью город
экосистем
Связанные термины глоссария
Урбанизация, Урбоэкология
Сукцессия
закономерная смена сообществ живых организмов. Например, на
падения бука поселяется травянистое растений иван-чай. Затем е
сменяет молодая поросль берез, где в борьбе за существования
только наиболее быстрорастущие особи. Между тем под березам
набирает силу поросль дуба. Когда березы станут старыми, медл
растущие дубы получат право стать доминантами в данном расти
сообществе. Вместе со сменой растительных сообществ сменяю
животные, связанные с первыми пищевыми отношениями.
Связанные термины глоссария
Давление жизни, Конкуренция, Экосистема
Техносфера
состояние биосферы, при котором она преобразована человеком
посредством прямого или косвенного воздействия технических с
целью наибольшего соответствия его материальным и социально
экономическим потребностям.
Связанные термины глоссария
Антропогенез, Биосфера, Ноосфера, Симбиоз, Человек, Экология, Экопос
Углеродная квота
сертификат или лицензия, означающая право на выброс в атмосф
одной тонны углекислого газа или вещества, ему эквивалентного
Связанные термины глоссария
Перетяните сюда связанные термины
Урбанизация
разрастание городов, слияние городов в конгломераты
Связанные термины глоссария
Синантропные виды, Урбоэкология, Экопоселение
Урбоэкология
специальный раздел экологической науки, занимающийся исслед
городской среды
Связанные термины глоссария
Синантропные виды, Урбанизация, Экопоселение
Условия среды
исторически сложившиеся, изначально заданные, неисчерпаемы
одинаковые в данном местообитании факторы. Например, солёно
или температура.
Связанные термины глоссария
Ресурсы среды, Экологические факторы, Экопоселение
Фотосинтез
уникальный процесс преобразования свободной солнечной энерг
энергию химических связей органических молекул.
Связанные термины глоссария
Метаболизм
Хищничество
поедание одного организма (жертвы) другим (хищником).
Связанные термины глоссария
Аменсализм, Комменсализм, Конкуренция, Мутуализм, Паразитизм,
Протокооперация, Симбиоз
Человек
социальное разумное существо активно изменяющее окружающу
Связанные термины глоссария
Антропогенез, Антропострофа, Интеллект, Техносфера, Экология
Эволюционизм
научная гипотеза о естественном развитии окружающего мира,
определяемым внутренними объективными познаваемыми причи
Связанные термины глоссария
Антропогенез, Биоразнообразие, Креационизм
Эковождение
рекомендации, позволяющие водителю автомобиля сократить ра
топлива (ecodriving).
Связанные термины глоссария
Перетяните сюда связанные термины
Экологическая ниша
весь диапазон факторов среды, в котором данный вид в течение
длительного времени живет и размножается.
Связанные термины глоссария
Принцип конкурентного исключения, Экологическая пирамида, Экологиче
факторы
Экологическая пирамида
соотношение между продуцентами и консументами различных по
биоценозах, выраженное в их биомассе, численности или энерги
представленное в виде графической модели.
Связанные термины глоссария
Консументы, Продуценты, Редуценты, Экологическая ниша
Экологические факторы
неживые и живые компоненты среды обитания, оказывающие как
воздействие на живой организм.
Связанные термины глоссария
Абиотические факторы, Адаптация, Антропогенные факторы, Биотические
Закон ограничивающего фактора, Закон оптимума, Ресурсы среды, Услов
Экологическая ниша
Экология
система наук о Земле, призванная решить проблемы взаимодейс
человека и природы.
Связанные термины глоссария
Антропострофа, Биосфера, Ноосфера, Постчеловек, Техносфера, Челове
Экопоселение
сообщество людей, живущих в небольшом поселке сельского или
городского типа, организованном на основе экологической конце
устойчивого развития и ведущих образ жизни альтернативный
технократическому
Связанные термины глоссария
Ноосфера, Техносфера, Урбанизация, Урбоэкология, Условия среды
Экосистема
совокупность компонентов живой и неживой природы, тесно
взаимосвязанных между собой и определяющих возможность кр
веществ, энергии и информации.
Связанные термины глоссария
Биоценоз, Сукцессия
Энтропия
неупорядоченность элементов сложных систем.
Связанные термины глоссария
Жизнь