Устойчивость климата, леса и океаны

В науке существует разделение на экспериментаторов и теоретиков. Получение экспериментальных данных – крайне трудоемкий и сложный процесс, требующий полной концентрации. Экспериментаторы занимаются каждый своим экспериментом, у них нет времени на обобщение и осмысление всех накапливающихся данных. Этим занимаются теоретики. Теоретики оперируют с опубликованными данными не одного эксперимента или полевого сезона, а с совокупностью данных, полученных всеми экспериментаторами мира за всю историю существования науки. На основании осмысления и анализа всей этой совокупности и с учетом установленных ранее фундаментальных законов природы выдвигаются теории (не модели, о моделях см. подробнее "здесь"). Сегодня степень доступности всех существующих экспериментальных данных возросла на много порядков величины благодаря развитию Интернета, и эту уникальную возможность я широко использую в своей работе. Десять-пятнадцать лет назад о таком обилии данных нельзя было и мечтать.

Теория биотической регуляции количественно описывает стабилизирующее влияние естественных экосистем Земли на окружающую среду и климат. Положения теории биотической регуляции основываются на фундаментальных законах природы и находятся в согласии с огромным количеством экспериментальных данных. Приведу примеры. Для построения потенциальной ямы биотической устойчивости среднеглобальной температуры поверхности (см. рис. 4 "здесь") использованы данные по зависимости парникового эффекта от температуры, полученные для всех регионов мира сотнями исследователей с использованием самой современной аппаратуры, включая спутниковые данные. Теория лесного насоса атмосферной влаги оперирует данными по пространственному распределению осадков, которые собирались метеорологами всего мира в течение последних пятидесяти лет (см. рис. 2 "здесь"). Для исследования количественных закономерностей энергопотребления живых организмов разных размеров нами была собрана и проанализирована база данных для более чем трех тысяч биологических видов, см. рис. 1 "здесь". Эти данные были получены биологами-экспериментаторами всего мира за последние 70 лет.

Таким образом, существующие положения теории биотической регуляции не нуждаются в дополнительной экспериментальной проверке. Ни один исследователь индивидуально не может сколько-нибудь существенно увеличить то количество экспериментальных данных, на которых уже базируется теория биотической регуляции. Однако любой исследователь-экспериментатор, ознакомившийся с теорией биотической регуляцией и убежденный в правильности ее положений, может попытаться в своей области исследований придумать и поставить эксперимент, позволяющий количественно оценить те или иные параметры стабилизирующего воздействия естественных экосистем на окружающую среду. В этом творчестве и будет состоять личная самореализация исследователя-экспериментатора как ученого, запланировать такие эксперименты и поставить их на поток принципиально невозможно.

Существующее противодействие теории биотической регуляции не связано с наличием или отсутствием полевых данных, но обуславливается исторической инерционностью научного сообщества, см. выше ответы Екатерине Кочаровской и Анастасии Васильевне. Я надеюсь, что по мере преодоления этой инерционности и ситуация с финансированием соответствующих исследований улучшится. Отмечу, что до сих пор все мои результаты были получены, в основном, при государственной поддержке в виде моей заработной платы научного сотрудника.

1. О моделировании см. (”здесь”). Как я указала выше, см. п. 2 ответа Е. Кочаровской, уничтожение естественных экосистем связано с потребностями в пище человека и домашних животных (рубка и выжигание лесов под поля и пастбища), а также с промышленной рубкой древесины. Сокращение рождаемости и численности населения – длительный процесс. Поэтому очевидно, что немедленное уменьшение площадей, на которых производится пища для людей и скота, невозможно. Однако реально практически полностью отказаться от промышленной рубки леса, которая связана с обеспечением человечества не пищей, а бумагой. Поэтому прекращение промышленной рубки леса, через просвещение населения, изменение культуры отношения к лесу и принятие необходимых экономических мер, – это та первоочередная и эффективная мера, которую необходимо предпринять для восстановления глобальной и региональной климатической устойчивости.

В 2007 году, согласно данным FAO (” http://faostat.fao.org/site/626/DesktopDefault.aspx?PageID=626#ancor”), на Земле было срублено 3.6 миллиарда кубометров круглого леса, из которых примерно половина – древесина, используемая местным населением для бытовых нужд, в основном, в Азии и Африке (приготовление пищи), а вторая половина – промышленная древесина. Выработка бумаги и картона в мире в 2007 году составила 0.38 миллиарда тонн, из которых около половины было получено из макулатуры. Принимая средний выход целлюлозы примерно 0.2 тонны из одного кубического метра древесины, получаем, что производство бумаги и картона отвечает за главную часть мирового потребления промышленной древесины. То есть, действительно, мировая промышленная рубка лесов большей частью обусловлена современными потребностями землян в газетах и книгах, а также необходимостью упаковывать товары массового производства.

В России в 2007 году было срублено 207 миллионов кубометров круглого леса (против 158 миллионов в 2000), четверть этого объема ушла на экспорт, еще примерно четверть использована на отопление, оставшаяся часть использована для производства стройматериалов и бумажной продукции. В России в 2007 году было произведено 7.6 миллионов тонн бумаги и картона, из которых всего лишь 23% (по сравнению с мировыми 50%) – из вторичного сырья. Треть произведенной бумаги и картона была отправлена на экспорт. Внутреннее потребление бумаги и картона увеличилось с 3 миллионов тонн в 2000 году до 5 миллионов тонн в 2007 году.

Таким образом, мы видим, что, во-первых, лесная промышленность в России с лихвой покрывает внутренние нужды российской экономики. Уже сегодня более трети промышленной древесины идет на экспорт в виде круглого леса и бумажной продукции. Поэтому дальнейшее расширение отрасли будет обслуживать только потребности иностранных экономик(см. выше ответ Александру Ерошину). Во-вторых, не принимая во внимание климатообразующую функцию лесов, российское государство не заботится о вторичной переработке бумаги и картона. Доля использования макулатуры в российском производстве бумаги и картона в два раза меньше среднемировой. В-третьих, несмотря на быстрый рост доступности электронных носителей информации в последние годы, внутреннее потребление бумажной продукции за это же время выросло очень значительно.

Исходя из вышесказанного и учитывая, что лесопромышленная отрасль до сих пор дает очень незначительный вклад в ВВП страны (менее 3%), очевидно, что радикальное сокращения скорости сведения естественных лесов России является абсолютно реальным. Также очевидно, что такое сокращение не может произойти само по себе в результате каких-то благоприятных технологических перемен (например, распространения электронных книг) или в результате спонтанного развития рыночной экономики. Необходима государственная стратегия сбережения естественного леса, включающая комплексные меры по широкому просвещению населения, развитию переработки вторсырья, развитию лесных плантаций в урбанизированных регионах страны поблизости от перерабатывающих мощностей, изменению культуры потребления бумажной продукции населением, переориентации лесной промышленности на покрытие исключительно внутренних нужд россиян.

2. Интенсивное культивирование морских животных и растений никак не отодвинет “Армагеддон”. Биосфера Земли включает как наземные, так и океанические экосистемы. Продуктивность последних максимальна именно в прибрежных водах, где обычно и предлагается проводить такое культивирование. При этом глобальная и региональная мощность биотической регуляции окружающей среды и климата уменьшается также, как и при замене высокопродуктивного естественного леса на интенсивно культивируемые пашню или пастбище.

1. Уход в монастырь связан с желанием человека избавиться от различных аспектов социальной напряженности в современном обществе. Мужские монастыри не влияют на рождаемость. Женские монастыри могли бы повлиять на рождаемость, если бы они заключали в себе большую часть женского населения. Но это привело бы к социальному взрыву в обществе. Человек, в противоположность животным, обладает круглогодичной сексуальной активностью. Отказ от сексуальной активности в определенные религиозными обрядами дни лишь усиливает эту активность в остальное время и не способствует сокращению рождаемости в отсутствие противозачаточных средств.

2. Плотность электромагнитной энергии на единицу массы молекулярных энергоносителей высока у жиров и углеводородов и максимальна для чистого водорода. Для любых типов аккумуляторов запас электромагнитной энергии на единицу массы аккумулятора намного меньше и принципиально не может быть сделан сравнимым с запасом электромагнитной энергии на единицу массы молекулярных энергоносителей. Плотность запаса ядерной энергии деления или слияния на единицу массы ядерных энергоносителей в сотни тысяч и миллионы раз больше, чем плотность электромагнитной энергии на единицу массы молекулярных энергоносителей. Ядерные реакторы на быстрых нейтронах работают на необогащенном уране. Вследствие их повышенной опасности от использования таких реакторов отказались почти все страны. Время истощения запасов урана сравнимо со временем истощения запасов углеводородов. Касательно экологически-дружественных энерготехнологий см. ответ Валентину на вопрос о водородной энергетике и термоядерном синтезе.

Не согласна. Поддержание устойчивости жизни осуществляется самой жизнью, а не собственно нашей планетой, которая относится к неживой материи. Это утверждение часто представляет сложность для понимания. В неживой природе мы практически не наблюдаем стационарных физически неустойчивых систем, поскольку такие системы быстро переходят в физически устойчивое состояние. Пример физически неустойчивой системы – наша цивилизация. Как только люди прекратят свою непрерывную работу по поддержанию устойчивости цивилизации, наступит ее полный распад – голод, эпидемии, техногенные катастрофы. То же самое относится и к устойчивости жизни и пригодной для нее окружающей среды. Как только естественные экосистемы будут разрушены и не смогут осуществлять свою деятельность по стабилизации окружающей среды, окружающая среда перейдет в непригодное для жизни состояние.

Изменение климата по направлению к физически устойчивым состояниям оледенения или испарения океанов является не актом регулирования, а процессом распада благоприятной для жизни окружающей среды с ее переходом в непригодное для жизни состояние. (Аналогично извержение вулкана, разрушившее Помпею и уничтожившее все население, не являлось актом регулирования численности преступников в этом городе, хотя уменьшило и их число.) Поскольку механизмы такого изменения имеют чисто физическую природу и не имеют отношения к жизни, нет никаких оснований полагать, что при таких изменениях какая-то часть живой природы уцелеет. Человечество и макроскопическая жизнь исчезнут в первую очередь. Жизнь может сохраниться, если сохранятся достаточные для этого механизмы управления. Но в любом случае планета не будет выступать регулятором этого процесса.

Прежде чем убеждать других, нам необходимо разобраться самим в логике происходящего. Для чего строить деревообрабатывающие комбинаты? С точки зрения лесопромышленника, логика очевидна. Капиталист получает выгоду от труда рабочих. Сегодня лесопромышленник в России получает выгоду только от труда тех рабочих, которые валят лес в России. В то же время от труда тех рабочих, которые перерабатывают древесину где-то за пределами России, получает выгоду (по-видимому, значительно бОльшую) уже кто-то другой. Экономическая идея российского лесопромышленника в том, чтобы отобрать эту выгоду у заграничных капиталистов.

Что получает от этого население России? Население России призывается работать на деревообрабатывающих комбинатах, рубить свой лес и продавать его за границу в прежних или больших объемах. За границей на бумаге, сделанной из нашего леса, нами же переработанного, будут печатать газеты, на следующий день выбрасываемые в мусорное ведро, а оставшаяся бумага пойдет на упаковку зарубежных товаров массового производства. В то время как Китай, например, взял государственный курс на радикальное снижение рубки собственного естественного леса и пытается восстановить свои разрушенные леса, россияне сами предлагают обезлесить свою землю, чтобы обеспечить любые нужды иностранных экономик.

Одним из аргументов, всегда приводимых для оправдания проектов такого рода, является создание новых рабочих мест. Что это значит? Что у нас в России много людей, которым нечего делать и которых нужно чем-то занять? Поэтому мы создаем рабочие места на деревообрабатывающих комбинатах, где люди вынужденно участвуют в разрушении естественного растительного покрова территории собственной страны. Затем, следуя призыву, мы увеличиваем рождаемость, растим еще одно поколение людей, для которых тоже нужно создавать рабочие места, так как им тоже нечего делать, и подключаем и их к разрушению собственной территории, поскольку ничего другого мы уже делать не умеем. Уже из приведенного рассмотрения очевидно, что подобная схема развития лишена логики. Однако ввиду того, что, согласно новым данным теории лесного насоса атмосферной влаги ("http://www.bioticregulation.ru/pump/pump_r.php"), сведение лесов приводит к исчезновению рек, деградации климата и опустыниванию, для России эта схема становится не просто алогичной, но самоубийственной.

Аргументом против выбора подобной стратегии развития России должно стать просвещенное мнение россиян. Лесопромышленники – граждане России, при широком распространении вышеописанных идей не захотят наносить подобный урон своей стране. Тем же, для кого личная выгода дороже интересов страны, общество должно поставить заслон. Американцы, несмотря на жестокий энергетический кризис, выдерживают давление своих нефтяных и газовых магнатов и не позволяют открыть бурение газа на Аляске, в крупнейшей заповедной зоне страны. Россияне воспротивились проекту трубопровода по берегу Байкала. Москвичи стоят буквально насмерть за спасение химкинского леса, через который планировалось проложить скоростную магистраль. Коренные жители пытаются спасти свои леса и землю от планируемого затопления при намеченной постройке Эвенкийской ГЭС в Сибири. В современной России нет национальной идеи, нет духовного и интеллектуального вектора развития. Сохранение уникальной российской природы в тяжелое время наступающего экологического и энергетического кризиса может стать такой объединяющей идеей для многих поколений россиян.

См. выше ответ Артуру Маркову и первый абзац ответа Игорю Евгеньевичу. Операцию кастрации применяют к животным. Человек отличается от животных своей способностью понимать логические аргументы. Я считаю, что самое главное – на основе научных данных поставить вопрос о неизбежной необходимости сокращения численности населения. Подчеркиваю, что сейчас этот вопрос не стоит и никак не обсуждается. Решению любой задачи предшествует ее постановка. Необходимо инициировать дискуссию с привлечением всех имеющихся интеллектуальных ресурсов мирового сообщества; широко использовать средства массовой информации для просвещения населения по этой теме; обеспечить население бедных стран противозачаточными средствами и необходимой научной информацией; внимательно изучить положительный и отрицательный опыты регуляции рождаемости в разных странах. Первоочередная глобальная задача – снижение рождаемости в Африке и Азии, для чего понадобятся нетривиальные решения на международном уровне.

Я считаю, что ключ к решению проблемы – в глобальной активизации мыслительной деятельности особей Homo sapiens, чтобы каждый мог осмысленно судить о состоянии планеты, на которой живет и где собирается производить себе подобных. Каждому необходимо знать и обдумывать данные о разрушении экосистем, состоянии климата, динамике энергоресурсов, численности населения в своей стране и за ее пределами. Никто и ничто кроме нас самих, наших знаний и умений, не обеспечит нам нормального существования в будущем. Необходимо, чтобы люди поняли, что снижение рождаемости и сокращение глобальной численности населения – единственный шанс выживания для будущих поколений землян. Я живу в Санкт-Петербурге-Ленинграде, где люди пережили блокаду. Одна женщина рассказывала, что в блокаду ее мать, имевшая двух маленьких детей, поняла, что двух детей она не сможет прокормить, они умирали. Она перестала кормить одну из дочерей, отдавая ее паек другой. Одна девочка погибла на глазах у матери и ее сестры, другая (рассказчица) – выжила. Стала ли бы мать рожать двух детей, если бы знала, что будет блокада, как современные люди знают о грядущем в ближайшие десятилетия истощении углеводородов? Могло ли оказать влияние на ее решение наличие какого-то штрафа? Не нужно доводить до такой ситуации в глобальном масштабе. Возвращаясь к проблеме духовности, поднятой выше Артуром Марковым, я считаю, что это безнравственно – обречь будущие поколения на расплату страданиями и насильственной смертью за невежество родителей и их нежелание изменить привычные стереотипы поведения.

В первом ответе Елене я описала общий характер циркуляции воды в океанах, которую называют термохалинной или океанским конвейером. Эта циркуляция поддерживается солнечной энергией и по мощности составляет около 1% от поглощенного планетой потока солнечной энергии. Интенсивность термохалинной циркуляции полностью определяется среднеглобальной температурой земной поверхности, а не наоборот. Поток опускания воды в приполярных областях составляет порядка миллиона кубических километров воды в год. Компенсирующие это опускание восходящие потоки воды, нагревающиеся при их подъеме до поверхностной температуры, относительно равномерно распределены по всей акватории мирового океана. Однако существуют области с увеличенной скоростью подъема, где холодная вода поднимается из глубины со скоростью, существенно превосходящей среднеглобальное значение. Это приводит к возникновению холодных и теплых областей и течений на поверхности океанов. Неравномерность в подъеме холодных вод связана с рельефом океанического дна и различиями выходов из земной коры геотермального тепла, генерируемого процессами внутри Земли.

Локальные флуктуации потоков геотермального тепла, связанные с извержениями вулканов, действием гейзеров и движением океанических хребтов, включая землетрясения, в сто раз слабее средней мощности геотермального тепла и в пять тысяч раз слабее мощности термохалинной циркуляции. Эти локальные флуктуации происходят чрезвычайно редко и характеризуются большой разрушительной силой лишь в малых областях земной поверхности. Поэтому землетрясения не могут влиять на средний характер термохалинной циркуляции, хотя и вызывают редкие разрушительные цунами.

Природа в кризисы действительно отдыхает. (Выражаясь образно, отдыхает так, как может отдыхать избиваемый человек, которого временно перестают бить.) Но естественные экосистемы функционируют на основе генетических программ живых организмов. Эти программы сформировались за миллионы лет эволюции. То есть, живая природа ничего “не знает” про современного человека и его экономическую деятельность и не может на нее реагировать. Всемирный экономический кризис обусловлен несовершенством самой цивилизации, в частности, такой структурой производства и распределения энергии, когда главные производители товаров (развитые страны) попали в экономическое рабство к поставщикам энергии. Подробнее об этом можно прочитать ”здесь”)

См. второй абзац предыдущего ответа Елене. Устойчивость не означает строгую стационарность, но подразумевает компенсацию любых происходящих флуктуаций. Биотическая устойчивость подразумевает, что за любым похолоданием должно следовать потепление, возвращающее климатическую систему обратно к среднему устойчивому состоянию, причем изменения температуры как при похолодании, так и при потеплении не должны выходить за узкие пределы допустимых отклонений от оптимального для жизни значения. Не обсуждая здесь достоверность строгой цикличности похолодания-потепления в масштабах нескольких сотен лет, отмечу, что разрушение растительного покрова суши человеком и его естественное восстановление происходили с разной скоростью в разных регионах планеты в течение многих тысячелетий. За последние десятилетия скорость уничтожения естественных экосистем и общая площадь, занятая разрушенными экосистемами, достигли невиданных ранее значений. Поэтому те внешние или внутренние флуктуации функционирования климатической системы, которые в прошлом при менее нарушенной биоте приводили лишь к небольшим обратимым отклонениям температуры от устойчивого среднего значения, сегодня, при существенно разрушенной биоте, могут вызвать необратимый переход климата в непригодное для жизни состояние. Предшествовать такому переходу должны нарастающие по частоте и амплитуде температурные флуктуации, указывающие на потерю устойчивости климата.

Человечеству необходимо все больше энергии только потому, что растут численность и плотность населения. Энергопотребление цивилизации делится примерно в равных пропорциях на отопление, транспорт и промышленность. При высокой плотности численности населения невозможно существовать с низкими затратами энергии на душу населения – с ростом плотности численности резко увеличиваются расходы на транспорт, поставляющий продовольствие, утилизацию отходов, борьбу с эпидемиями, постройку и оснащение удобствами многоэтажных жилищ и т.д.

Собственно научно-техническое развитие цивилизации, интеллектуальный и технологический прогресс не связаны напрямую с энергопотреблением. Например, самое существенное изменение жизни людей за последнее время – изобретение и распространение персональных компьютеров и Интернета, благодаря которым мы с Вами сейчас имеем возможность общаться, никак не повлияло на глобальное энергопотребление человечества. Энергозатраты на производство и использование компьютеров ничтожны по сравнению с затратами на транспорт, отопление и проч. Растущее энергопотребление не предотвращает деградацию человечества. В частности, в современном обществе неуклонно нарастает доля людей с психическими расстройствами, утрачивается репродуктивное и сексуальное здоровье как у мужчин, так и у женщин (импотенция, бесплодие) и т.д.

Единственный выход состоит в сознательном и постепенном сокращении глобальной численности населения.