Царство моих идей впереди.
В. И. Вернадский, 1931 год
НА РУБЕЖЕ ТЫСЯЧЕЛЕТИЙ
Мир вступил в XXI век. Вступил радостно, но и с тревогой. Научно-технические достижения ушедшего века существенно изменили образ жизни людей, сделали его более комфортным и свободным. Новые технологии, новые материалы, новые средства связи - физической и информационной - быстро становились повседневными, привычными, обыденными. Но за все приходится платить, и мы начинаем остро ощущать и прямые и косвенные результаты самого технического прогресса: загрязнение окружающей среды, рост преступности, агрессивности, наркомании.
Как сгладить негативные последствия развития цивилизации? Об этом человечество стало задумываться еще в начале прошлого века. Появились утопические призывы "остановить технический прогресс", "вернуться назад к природе". Однако возобладала противоположная тенденция, воплощенная в лозунге: незачем ждать милостей от природы, взять от нее все - наша задача. Оказались забытыми мудрые слова Фрэнсиса Бэкона: "Над природой не властвуют, если ей не подчиняются".
К концу ХХ века проблемы сохранения природы многократно обострились, а в арсенале экологов не было средств борьбы - они лишь проводили мониторинг, то есть просто наблюдали за состоянием окружающей среды. Но мониторинг - это то же, что анализы в медицине. С их помощью можно поставить правильный диагноз, но невозможно излечить болезнь.
Не спасают положения и предпринимаемые, как и век назад, попытки запретить сбрасывать отходы, заражать почву, воду, атмосферу. Нельзя же запретить прогресс! Подобные методы могут оказать только экстренную помощь природе, а для ее выздоровления необходимо длительное систематическое "лечение". Более того, запреты без последующих активных действий загоняют проблему внутрь и ведут к дальнейшему осложнению ситуации. Нужны другие подходы.
Один из таких подходов еще в первой половине прошлого века предложил великий русский ученый Владимир Иванович Вернадский в своем учении о биосфере и ее переходе в ноосферу.
Идею биосферы В. И. Вернадский разрабатывал почти десять лет и в 1926 году опубликовал два очерка под общим названием "Биосфера". Через три года, в 1929 году, их перевели на французский. В 1928 году в журнале "Природа" ученый опубликовал доклад "Эволюция видов и живое вещество". В 1934 году появился первый выпуск трудов "Проблемы биогеохимии", в 1939-м - второй. В 1945 году журнал "Америкэн Сайнтист" опубликовал его последнюю перед смертью работу "Биосфера и ноосфера".
Положения учения В. И. Вернадского не встретили серьезных возражений, но и не оказались востребованными ни в России, ни за рубежом. В 1931 году ученый вынужден был записать: "Царство моих идей впереди".
И вот посеянные ученым зерна дали всходы. В 1998 году в США впервые вышло издание "Биосферы" на английском языке с весьма обстоятельными комментариями. В 2000 году французский журнал "Фузион" опубликовал работу В. И. Вернадского "Биосфера и ноосфера" со вступительной статьей Е. Гренье, в которой наш ученый назван "отцом глобальной экологии".
В 2001 году неправительственный Экологический фонд им. В. И. Вернадского включил в новое издание "Биосферы" ранее не публиковавшиеся материалы, хранившиеся в папке "Мысли и наброски". В том же году в США вышла книга Л. Ларуша "Экономика ноосферы", в которой указано, что мысли, высказанные Вернадским, имеют значение для весьма широкого круга областей научного знания.
ФУНДАМЕНТ
Учение В. И. Вернадского о биосфере удивительно стройно и последовательно. Его стройность объясняется тем, что главной посылкой теории, ее скелетом, на котором держатся все конкретные разработки, стал синтетический подход к изучению любых объектов и явлений природы - больших и малых, живых и косных, земных и космических. Синтетическое изучение объектов природы - изучение ее естественных тел и ее самой как целого. Оно неизбежно открывает черты строения, упускаемые при аналитическом подходе к ним.
Эти представления в наиболее общем виде отражаются в предложенных В. И. Вернадским "картинах мира" разного уровня - моделях Природы, создаваемых человеком на основе познанных законов ее развития.
Два первых уровня картин мира, или, по его определению, два "синтеза Космоса", он описал в так называемых "Крымских текстах". В представлениях человека о Космосе можно видеть два синтеза, говорил он, по существу совершенно разных, находящихся на разных стадиях своего развития и едва ли совместимых между собой.
Так, есть отвлеченное, абстрактное представление о мире, характерное для физиков или механиков. В нем все сводится к не охватываемым нашими органами чувств и даже нашим сознанием в образной форме понятиям энергии, квантов, электронов. В сущности, эта картина мира создает у нас чуждое, не трогающее нас впечатление и, очевидно, представляет схему, далекую от действительности. Подобная абстракция удобна для научной работы, входит в научное мировоззрение, но не охватывает весь Космос.
Наряду с физической картиной Космоса всегда существует другое о нем представление - натуралистическое. Оно более близко нам и тесно связано не со всем Космосом, а с его частью - с нашей планетой. Это картина, какую создает всякий натуралист, изучающий окружающую его природу. В ней всегда присутствует элемент, которого нет в космогонии, теоретической физике или механике, - элемент живого. В рамках второго синтеза возникла концепция биосферы.
Синтез "картины мира" третьего уровня подробно разбирается в труде "Научная мысль как планетное явление".
Эволюционный процесс, отмечал Вернадский, получает особое значение благодаря тому, что он создал новую геологическую силу - научную мысль социального человечества. В последние тысячелетия наблюдается интенсивный рост влияния одного видового живого вещества - цивилизованного человечества - на изменение биосферы. Под влиянием научной мысли и человеческого труда биосфера переходит в новое состояние: в ноосферу.
Ныне идеи Вернадского получили практическое подтверждение: человек действительно стал геологической силой. Сравните: за год при извержениях вулканов из недр Земли выбрасывается порядка 65 км3 лавы, реки сносят с континентов в океан около 25 км3 твердого вещества, а добывая полезные ископаемые, строя дороги и города, человечество механически перемещает до 100 км3 горных пород.
Другой пример: самородное железо. Это очень редкий минерал, но люди научились добывать железо из руды и производят его в огромных количествах. Металлический алюминий вообще не встречается в природе, а мы пользуемся им на каждом шагу. Человек извлекает и концентрирует в невиданных масштабах рассеянные в горных породах радиоактивные элементы. Более того, он создает ранее не существовавшие радиоактивные изотопы. Многие синтетические материалы не разлагаются в земных условиях, а химические заводы производят все новые и новые соединения.
С позиций синтеза можно обнаружить и осмыслить единство и взаимодействие трех основных начал: косного, живого и социального. Жизнь не может существовать без косного вещества. По своей сути сама жизнь есть не что иное, как постоянный обмен веществом между косным и живым. Живая материя связывает между собой литосферу, гидросферу и атмосферу. Весь кислород в атмосфере Земли представляет продукт жизнедеятельности организмов. Огромные толщи известняков образовывались в результате жизнедеятельности организмов с кальциевым скелетом. И даже массивы большинства гранитов несут следы "былых биосфер". Иначе говоря, жизнь невозможна без косного вещества, но и эволюция косного вещества земной коры теснейшим образом связана с биотой.
В биологии когда-то возникло понятие симбиоза. Так называют сосуществование разных видов организмов, жизнедеятельность которых помогает взаимному выживанию. В. И. Вернадский распространил понятие симбиоза и на косную субстанцию. Характерным примером может служить почва. По существу это биокосное вещество: уберите из нее микроорганизмы, и на почве ничего расти не будет. В то же время без содержащихся в почве минеральных солей не проживут грибы и бактерии.
Ноосфера кроме косного и живого веществ включает и третий компонент - социальную роль человечества. Эта роль приобретает все возрастающее значение, но не может изменить законы развития природы. Цивилизация - не самостоятельная система, а только часть биосферы. Следовательно, любые политические, экономические и технические методы решения экологических проблем, которые не находятся в согласии с законами развития биосферы, не смогут быть эффективными.
О ПОНЯТИИ РАЗУМА
Ноосфера - это не сфера в геометрическом понимании, а закономерная стадия развития биосферы в постплиоценовую эпоху, когда человеческая мысль охватила биосферу и меняет все процессы в ней.
Здесь следует сказать несколько слов о трактовке понятия "noos" (разум), образующего другую часть слова "ноосфера". Основное его значение - способность понимать и осмысливать. Однако подчас тем же словом обозначают нечто прогрессивное, способствующее переходу от низшего к высшему, от менее совершенного к более совершенному. Вероятно, именно так используют это слово те, кто понимает под ноосферой идеальное будущее, некую социально-политическую утопию наподобие коммунизма или других, более ранних мечтаний о земном рае.
Сам Вернадский понимал разум в основном его значении, не предусматривал эмоциональных оценок "хорошего" и "плохого".
Конечно, он не отрывал разум от чувства. Именно эти две категории в совокупности обычно и определяют поведение человека. В письме своей жене, Наталье Егоровне, он писал: "Мне представля ется, разум и чувства тесно-претесно переплетаются клубком: одна нить - разум, другая - чувство и всегда они друг с другом соприкасаются".
Но в выборе стратегии взаимодействия человека и природы он отдавал предпочтение разуму, а не чувствам: человек должен руководствоваться разумом, то есть осуществлять свои шаги в согласии с "естественными законами природы".
В то же время Вернадский ратовал за мораль в науке. Еще в начале ХХ века, раздумывая о перспективах освоения атомной энергии, он задавался вопросами: сумеет ли человек воспользоваться этой силой, направить ее на добро, а не на самоуничтожение? дорос ли он до умения использовать эту силу, которую неизбежно должна дать ему наука? - и предупреждал: ученые не должны закрывать глаза на возможные последствия своей научной работы, научного прогресса.
И так во всем. Любое детище разума может быть использовано и во благо и во зло. Начиная с палеолита палка могла быть использована и как рычаг, и как дубинка, бьющая по голове, огонь мог согревать, а мог вызвать пожар.
Простейшие изобретения как бы позволили человеку во много раз увеличить свою силу. Но на самом деле "творения разума", появившиеся в результате развития ноосферы, лишь открыли пути активного использования сил природы. "Человеческий разум, - писал Вернадский, - не является формой энергии, а производит действия, как будто ей отвечающие". И еще: "При умственной работе идет только перераспределение, а не увеличение работы".
Строя плотину, направляя воду на турбины, превращая механическую энергию в электрическую и передавая ее в иные точки пространства для практического использования, мы не создаем дополнительной энергии, а только в своих целях перераспределяем ее в пространстве и во времени.
ВСЕ ТЕЧЕТ, ВСЕ ВРАЩАЕТСЯ
Ноосфера начала развиваться с момента зарождения разума. Почему же только сейчас мы обратили к ней наше пристальное внимание? Какой ноосфера была вчера? Что нас волнует сегодня и что ожидает завтра? Подсказки можно найти в открытых В. И. Вернадским биогеохимических циклах на Земле.
Подавляющее большинство химических элементов земной коры участвуют в естественных круговых процессах - биогеохимических циклах, причем любой из них это не замкнутый круг, а виток спирали, определяющей общую направленность эволюционного процесса. Простейший цикл, знакомый нам еще со школьной скамьи, - круговорот воды в природе. Часть воды, выпадающей в виде осадков, достаточно быстро уходит с поверхностным стоком, другая просачивается в глубокие горизонты и движется значительно медленнее, третья поглощается растениями и испаряется их листвой. Это отдельные ветви общего круговорота воды.
В аналогичных циклах участвуют живые организмы и другие вещества. Находящийся в воде ил осаждается в виде рыхлых отложений, уплотняется, превращаясь в горные породы, подвергается метаморфизму (изменению состава и структуры) в недрах коры и в конце концов вновь выводится на поверхность в процессах горообразования. Это глобальный цикл, но внутри него имеют место многочисленные локальные циклы меньшего порядка. При этом образуются новые минералы и их ассоциации, горные породы, карстовые пещеры, месторождения полезных ископаемых.
Эволюция отдельных биологических видов проходит в рамках общей эволюции биосферы, в результате взаимодействия живого и косного веществ. Строго говоря, эволюционируют даже не виды, а их комбинации - биоценозы вместе с теми ландшафтно-климатическими обстановками, в которых они существуют: появление лесных массивов меняло почвенный состав, возникновение покрытосеменных растений коренным образом повлияло на видовой состав насекомых, участвующих в их размножении. И подобным примерам несть числа.
Связь эволюции видов с организованностью биосферы, с ходом биогеохимических процессов, писал Вернадский, несомненна. Очевидно, именно изучение этой связи позволит раскрыть взаимоотношение между постоянством жизни как целого в геохимии и ее эволюцией как целого в биологии.
Геохимические явления должны входить в круг интересов биологов, а геологи должны учитывать биохимический этап общего круговорота элементов.
ИСТИННОСТЬ ТЕОРИИ ПОДТВЕРЖДАЕТСЯ ПРАКТИКОЙ
Живые организмы, поглощая вещества, необходимые для жизнеобеспечения, неизбежно выделяют эквивалентные количества продуктов жизнедеятельности.
Очень долго продукты жизнедеятельности человека поглощались природными буферными системами в ходе естественных круговых процессов. Но это время заканчивается.
Темпы технического прогресса непрерывно растут. В начале XIX века появился паровоз, во второй его половине - двигатель внутреннего сгорания. Во второй половине XX века по-настоящему заработала химия полимеров. Человек поставляет в окружающую среду все больше техногенных отходов. Пока природные буферные системы еще способны сглаживать нагрузки на природу в глобальном масштабе, но уже не справляются в локальном.
В соответствии с концепцией ноосферы люди должны включать отходы своей деятельности в природные биогеохимические циклы или создавать подобные циклы искусственно. Это можно сделать тремя основными способами:
возвращать продукты жизнедеятельности в биосферу (включить элементы в естественные биогеохимические циклы);
создавать депо продуктов жизнедеятельности - "техногенные месторождения" вместо "техногенных помоек";
проводить рециклинг отходов внутри антропогенных систем.
Возвратная система продуктов жизнедеятельности - одно из самых простых и дающих быстрый эффект направлений. Примером вторичного использования отходов может служить широкое применение искусственных органических удобрений в сельском хозяйстве развитых стран. Решаются, хотя и со сложностями, проблемы с отходами, которые требуют специальных технологий переработки.
Продукты промышленной деятельности человека, как правило, скапливаются в достаточно больших объемах. Специалисты, изучая рудные месторождения, накопили достаточно эмпирических знаний, чтобы организовывать в местах подобных скоплений техногенные месторождения промышленно используемых минералов с созданием искусственных геохимических барьеров.
Например, неизбежным следствием разработки полезных ископаемых становятся отвалы пустой породы. И эти "горы" различных минералов "живут" - в них диффундируют элементы, идут химические реакции. Интенсивность реакций может быть очень высокой, температура в отвалах повышается настолько, что над ними появляется дымок, и в этих случаях отвалы называют горящими. Горящие отвалы неоднородны: в одних зонах идут восстановительные реакции, в других - окислительные. Между этими зонами возникают так называемые геохимические барьеры. Некоторые элементы проходят сквозь них, другие задерживаются.
Ученые начали изучать возможность влияния на процессы в горящих отвалах. Предпринятые шаги, хотя и носят полустихийный характер, дают обнадеживающие результаты. Так, в Сибирском отделении РАН занялись отвалами месторождений полиметаллических руд. Оказалось, что в них формируются новообразованные минералы, содержащие медь, цинк, мышьяк. В дальнейшем минералы разрушаются под действием атмосферных осадков и заражают среду тяжелыми элементами. Если при формировании этих отвалов использовать законы геохимических барьеров, то можно не только избежать экологических бедствий, но и получить дополнительные источники полезных компонентов. На правильно сформированном отвале с искусственно созданными геохимическими барьерами уже через несколько лет образуются участки самородной меди, которые представляют собой дополнительный полезный продукт.
Изучение законов развития биосферы помогает устранить еще одну проблему, которую человек себе создает. После обогащения руды на горно-металлургических комбинатах остаются так называемые "хвосты" - пульпа, состоящая из воды и обедненной породы. Хотя концентрация тяжелых металлов в хвостах невелика, в абсолютных значениях их там очень и очень много. Если не сливать хвосты непосредственно в реки и озера, а организовать хвостохранилище, перегородив его проницаемой плотиной, то на структурах плотины образуются корки окислов железа (лимонит), которые будут сорбировать тяжелые металлы, а просачивающаяся через такой фильтр вода по составу окажется почти такой же чистой, как в естественных водоемах. В русле концепции ноосферы оказалось и изобретение российских ученых по очистке вод, откачиваемых из урановых шахт. В них в растворенном состоянии находится значительное количество соединений урана. Сбросить такую воду - это лишиться части продукта и вдобавок создать опасность для живущих вокруг людей.
Шахтные воды заливают в резервуар и вносят туда глину. При осаждении частицы глины увлекают с собой соединения урана. Чистую воду откачивают, а осадок сваливают кучей и орошают слабым раствором серной кислоты (выщелачивают). В дальнейшем уран выделяют и используют.
НООСФЕРНАЯ СТРАТЕРИЯ XXI ВЕКА
Стратегия развития цивилизации в ХХ веке имела преимущественно экстенсивный характер. Больше угля, чугуна и стали! Больше электроэнергии!
Принципиальное отличие стратегии XXI века - крен в сторону интенсивного развития. Не больше - а рациональнее . Рациональнее добывать, использовать, потреблять. И думать не только о потреблении, но в равной степени и об утилизации отходов по тому или иному сценарию.
В качестве подтверждения можно в заключение привести слова В. И. Вернадского: "Будущее человечества, как части единой системы биосферы, зависит от того, когда оно поймет свою связь с Природой (Богом, Духом, Высшим Paзумом, Мировой Информацией) и примет на себя ответственность не только за развитие общества (к чему стремились все утописты), но биосферы в целом".
