Научные проблемы охраны природы и экологии

А.Д. Яншин, академик РАН

Охрана природы до недавнего времени была делом отдельных лиц и обществ, а экология первоначально не имела к охране природы никакого отношения. Этим именем Эрнст Геккель в 1866 г. в монографии "Всеобщая морфология" окрестил науку о взаимосвязях животных и растений, обитающих на определенной территории, их отношениях между собой и к условиям обитания.

Кто что или кого ест, как приспосабливается к сезонным изменениям климата - основные вопросы первоначальной экологии. Эту дисциплину изучали на биологических факультетах университетов, но за исключением узкого круга специалистов о ней никто ничего не знал. Перелистайте газеты и научно-популярные журналы, выходившие у нас до 1970 г., и вы нигде не встретите слова "экология".

А сейчас оно у всех на слуху. Экологию преподают почти во всех высших учебных заведениях страны, издаются специальные экологические газеты и журналы, по экологии защищают многочисленные диссертации.

Такая резкая перемена на протяжении 30 лет произошла в силу двух взаимосвязанных обстоятельств, характерных для второй половины века: роста населения Земли и научно-технической революции.

Быстрый рост населения Земли получил название демографического взрыва. Об этом явлении трудно судить по России, где население начиная с 1993 г. начало убывать, и даже по Западной Европе, где оно растет очень медленно, но его хорошо иллюстрируют данные демографической статистики Китая, стран Африки, Латинской Америки, юга Азии, где население растет гигантскими темпами.

В начале века на Земле жили 1,5 млрд человек. В 1950 г., несмотря на потери в двух мировых войнах, численность населения возросла до 2,5 млрд, а затем стала ежегодно увеличиваться на 70-100 млн человек. В 1993 г. численность населения Земли достигла 5,5 млрд человек, т.е. удвоилась по сравнению с 1950 г., а в 2000 г. превысит 6 млрд.

Не останавливаясь на причинах демографического взрыва, отметим, что он сопровождался изъятием у природы огромных территорий под жилые дома и общественные учреждения, автомобильные и железные дороги, аэропорты и пристани, посевы и пастбища. Сотнями квадратных километров вырубались тропические леса. Под копытами многочисленных стад степи и прерии превращались в пустыни.

Одновременно с демографическим взрывом произошла и научно-техническая революция. Человек освоил ядерную энергию, ракетную технику и вышел в Космос. Он изобрел компьютер, создал электронную технику и промышленность синтетических материалов.

Демографический взрыв и научно-техническая революция привели к колоссальному увеличению потребления природных ресурсов. Так, ныне в мире ежегодно добывается 3,5 млрд т нефти и 4,5 млрд т каменного и бурого угля. При таких темпах потребления стало очевидным исчерпание многих природных ресурсов в ближайшее время. Одновременно отходы гигантских производств стали все больше загрязнять окружающую природную среду, разрушая здоровье населения. Во всех промышленно развитых странах большое распространение получили раковые, хронические легочные и сердечно-сосудистые заболевания.

Первыми забили тревогу ученые. Начиная с 1968 г., итальянский экономист Аурелио Печчеи стал ежегодно собирать в Риме крупных специалистов из разных стран для обсуждения вопросов о будущем цивилизации. Эти встречи получили название Римского клуба. Весной 1972 г. вышла первая книга, подготовленная Римским клубом, с характерным названием "Пределы роста". А в июне того же года ООН провела в Стокгольме Первую международную конференцию по окружающей среде и развитию, которая обобщила материалы о загрязнении и его вредном влиянии на здоровье населения многих стран. Участники конференции пришли к выводу, что человек из субъекта, изучавшего экологию животных и растений, в новых условиях сам должен превратиться в объект многосторонних экологических исследований. Они обратились к правительствам всех стран мира с призывом создавать для этой цели специальные государственные учреждения.

После конференции в Стокгольме экология соединилась с охраной природы и начала приобретать теперешнее большое значение. В разных странах стали создаваться министерства, департаменты и комитеты по экологии, причем их главной целью стал мониторинг окружающей природной среды и борьба с ее загрязнением для сохранения здоровья населения. В СССР в 1973 г. была создана Комиссия по охране природы и рациональному использованию природных ресурсов при Президиуме Совета Министров. На ее базе в 1987 г. был образован Госкомитет. В первое правительство независимой России он вошел под названием Министерства экологии, но потом снова был переименован в Комитет, и слово "экология" осталось только в его сокращенном названии (Госкомэкологии).

Для проведения исследований по экологии человека требовалась теоретическая основа. Такой основой сначала русские, а потом и зарубежные исследователи признали учение В.И. Вернадского о биосфере и неизбежности ее эволюционного превращения в сферу человеческого разума - ноосферу.

Экологические проблемы современности по своим масштабам условно могут быть разделены на локальные, региональные и глобальные и требуют для своего решения неодинаковых средств и различных по характеру научных разработок.

Пример локальной экологической проблемы - завод, сбрасывающий без очистки в реку свои промстоки, вредные для здоровья людей. Это - нарушение закона. Органы охраны природы или даже общественность должны через суд оштрафовать такой завод и под угрозой закрытия заставить его строить очистные сооружения. Особой науки при этом не требуется.

Примером региональных экологических проблем может служить Кузбасс - почти замкнутая в горах котловина, заполненная газами коксовых печей и дымами металлургического гиганта, об улавливании которых при строительстве никто не думал, или высыхающее Аральское море с резким ухудшением экологической обстановки на всей его периферии, или высокая радиоактивность почв в районах, прилегающих к Чернобылю.

Для решения таких проблем уже нужны научные исследования. В первом случае - разработка рациональных методов поглощения дымовых и газовых аэрозолей, во втором - точные гидрологические исследования для выработки рекомендаций по увеличению стока в Аральское море, в третьем - выяснение влияния на здоровье населения длительного воздействия слабых доз радиации и разработка методов дезактивации почв.

Однако антропогенное воздействие на природу достигло таких масштабов, что возникли проблемы глобального характера, о которых в начале XX в. никто не мог даже подозревать. Если оставить в стороне экономические и социальные аспекты, а говорить только о природе, то можно назвать следующие глобальные экологические проблемы, находящиеся в поле зрения человечества в конце XX в.: глобальное потепление климата, истощение озонового слоя, истребление лесного покрова Земли, опустынивание обширных территорий, загрязнение Мирового океана, уменьшение видового разнообразия фауны и флоры. Научные исследования нужны не только для решения или смягчения этих проблем, но и для выяснения причин их возникновения, ведь без этого решить их просто невозможно.

Поясним на примере, как вытягиваются в цепочку вопросы, требующие специального исследования.

Начавшееся во второй половине XX в. резкое потепление климата является достоверным фактом. Мы его чувствуем по более мягким, чем раньше, зимам. Средняя температура приземного слоя воздуха по сравнению с 1956-1957 гг., когда проводился Первый международный геофизический год, возросла на 0,7 °С. На экваторе потепления нет, но чем ближе к полюсам, тем оно заметнее. За Полярным кругом оно достигает 2 °С.

На Северном полюсе подледная вода потеплела на 1 °С и ледяной покров начал подтаивать снизу.

В чем причина этого явления? Одни ученые считают, что это - результат сжигания огромной массы органического топлива и выделения в атмосферу больших количеств углекислого газа, который является парниковым, т.е. затрудняет отдачу тепла от поверхности Земли. Другие, ссылаясь на изменения климата в историческое время, считают антропогенный фактор потепления климата ничтожным и связывают это явление с усилением солнечной активности.

В связи с потеплением климата возникает ряд сопутствующих вопросов. Каковы перспективы его дальнейшего развития? Как потепление повлияет на увеличение испарения с поверхности Мирового океана и как это отразится на количестве осадков? Как будут распределяться по площади эти осадки? И ряд более конкретных вопросов, касающихся территории России: в связи с потеплением и общим увлажнением климата можно ли ожидать смягчения засух в Нижнем Поволжье и на Северном Кавказе; следует ли ждать увеличения стока Волги и дальнейшего подъема уровня Каспия; начнется ли отступление вечной мерзлоты в Якутии и Магаданской области; станет ли легче мореплавание вдоль северных берегов Сибири?

На все эти вопросы можно дать точный ответ. Однако для этого должны быть проведены различные научные исследования.

Не менее сложна в научном отношении экологическая проблема озонового слоя. Она возникла в 1982 г., когда зонд, запущенный с британской станции в Антарктиде, на высоте 25-30 км обнаружил резкое снижение содержания озона.

С тех пор над Антарктидой все время регистрируется озоновая "дыра" меняющихся форм и размеров. Позднее такая же "дыра" была обнаружена над Канадским арктическим архипелагом, над Шпицбергеном, а затем и в разных местах Евразии, в частности над Воронежем.

Истощение озонового слоя представляет гораздо более опасную реальность для всего живого на Земле, чем падение какого-нибудь сверхкрупного метеорита, ведь озон (трехатомный кислород, образующийся в стратосфере из обычного кислорода за счет энергии ультрафиолетовых и еще более коротковолновых космических лучей) не допускает опасное излучение до поверхности Земли. Если бы не озон, эти лучи разрушили бы все живое.

Истощение озонового слоя взволновало не только ученых, но и правительства многих стран. Начались поиски причин. Сначала подозрение пало на хлор- и фторуглеводороды, употребляемые в холодильных установках, так называемые фреоны. Они действительно легко окисляются озоном, тем самым уничтожая его. Были выделены крупные суммы на поиски их заменителей. Однако холодильные установки применяются преимущественно в странах с теплым и жарким климатом, а озоновые дыры почему-то наиболее ярко проявляются в полярных областях. Это вызывало недоумение. Потом было установлено, что много озона уничтожается ракетными двигателями современных самолетов, летающих на больших высотах, а также при запусках космических кораблей и спутников.

Для окончательного решения вопроса о причинах истощения озонового слоя необходимы детальные научные исследования. Другой цикл исследований нужен для выработки наиболее рациональных способов искусственного восстановления прежнего содержания озона в стратосфере. Работы в этом направлении уже начаты.

Но оставлена ли идея преобразования природы? Совершенствуется ли практика природопользования? В каком направлении меняется отношение человека к окружающей природной среде?

Ответами могут служить несколько примеров.

Первый пример. Рыболовство с давних пор было одним из главных занятий норвежцев. Ловить рыбу ходили через океан к отмелям у берегов Исландии и Нью-Фаундленда. Ловили преимущественно сельдь, но в небольшом количестве и семгу, или европейского лосося, который через фьорды заходит в горные речки Норвегии на нерест.

Около 20 лет назад норвежцы догадались изменить технику лова лососей. После захода рыбы на нерест они перегораживают выход из нескольких фьордов в море мелкоячеистой сетью. После созревания икры мальки лососей скатываются по речкам во фьорд, но выйти из него не могут. Их подкармливают сначала рыбным фаршем, а потом мелкой "сорной" рыбой, которую вылавливают у берегов Норвегии. Молодые лососи быстро растут, через 3-4 года достигают веса 9-10 кг, после чего их легко вылавливают неводами.

Новый способ разведения и лова позволил Норвегии увеличить ежегодную добычу лосося с нескольких десятков тысяч тонн до 500 тыс. т, т.е. более чем на порядок. В любом европейском ресторане теперь можно получить сравнительно дешевую норвежскую лососину. А норвежские рыболовы стали жить намного богаче.

Другим примером целесообразного изменения природных экосистем может служить разведение морских моллюсков в Японии, Китае и Вьетнаме. В этих странах некоторые виды бентосных морских моллюсков с давних пор употребляют в пищу. Однако в последние два десятилетия началось их искусственное разведение. Обширные площади прибрежного мелководья этих стран были предварительно расчищены от другой донной фауны, а потом заселены теми видами съедобных моллюсков, что наиболее быстро растут.

Никто не знает, сколько съедобных морских моллюсков вылавливали раньше, но в последние годы их суммарная добыча составила 5 млн т, и это стало существенным подспорьем в пищевом балансе населения Юго-Восточной Азии.

Примером рационального природопользования может также служить лесное хозяйство Германии, где приняли закон (и он строго соблюдается), что площадь, занимаемая лесами, не должна быть меньше 27% всей территории страны. В лесах там нет ни поваленных гниющих стволов деревьев, ни пней. Леса Германии все вторичные и однородные. Для посадок выбраны породы деревьев с хорошей, крепкой древесиной и относительно быстрым ростом. До высоты примерно 600 м леса состоят из бука, а в горных районах юга Германии - из особого вида ели. Бук относительно быстро наращивает древесину - за 45 лет, ель - за 60 лет. По достижении такого возраста лес вырубают, а освободившиеся площади засаживают молодыми деревьями.Такой способ ведения лесного хозяйства обеспечивает Германию необходимой древесиной и не нарушает экологического равновесия. В лесах Германии водятся благородные олени, косули, кабаны и зайцы, гнездятся тетерева и певчие птицы.

Эти примеры показывают то отношение человека к окружающей природной среде, которое должно стать господствующим в век ноосферы. Верится, что широкое экологическое образование будет способствовать превращению биосферы в сферу человеческого разума - ноосферу, при вступлении в которую все человечество поймет, что оно есть часть этой ноосферы, и будет стремиться не к уничтожению, а к расширению и умножению природных богатств.