Реймерс Н.Ф. Экология - теории, законы, правила принципы и гипотезы

Подождите немного. Документ загружается.

систем (от элементарных до биосферы и экосферы планеты в целом) и не

вызывают термодинамического разлада, положение благоприятно, или, во

всяком случае, терпимо. Однако излишнее вложение энергии и возникаю-

щий в результате вещественно-энергетический разлад ведут к снижению

природно-ресурсного потенциала вплоть до опустынивания территории,

происходящего без компенсанции: вместо цветущих садов возникают

пустыни.

В связи с нелинейностью, неполной пропорциональностью взаимо-

отношения компонентов и возникновением цепных природных реакций

ожидаемый при преобразовании природы эффект может не возникнуть

или оказаться многократно более сильным, чем желательно. В первом

случае местная реакция как бы начнет «скользить» по иерархии природ-

ных систем, «растворяться» в ней и, достигнув уровня всей биосферы или

ее крупных подразделений, «исчезнет» (она становится неизмеряемой при

наших возможностях распознавания перемен в природе). Во втором

случае, наоборот, надсистемы усиливают процесс «сверху вниз», он де-

лается острее, заметнее. Это заставляет при проектировании природополь-

зовательских акций рассматривать не только местные вещественно-энер-

гетические балансы, но учитывать вероятные изменения в надсистемах.

В противном случае игнорирование обсуждаемого закона приводит к

ошибкам в природопользовании.

Прямым следствием закона внутреннего динамического равновесия яв-

ляется более узкий по смыслу закон экологической корреляции: в эко-

системе, как и в любом другом целостном природно-системном образовании

с участием живого, все входящие в нее виды живого и абиотические эко-

логические компоненты функционально соответствуют друг другу. Выпа-

дение одного элемента системы, например, исчезновение вида, неминуемо

ведет к исключению всех тесно связанных с этим элементом системы

других ее частей и функциональному изменению целого в рамках внутрен-

него динамического равновесия. При этом выпадение элемента может вести

и к включению нового блока, т. е. исключению с положительным, а не

отрицательным знаком — внедрению в экосистему нового вида или их груп-

пы всегда вместе с их консорбентами. Действие закона экологической

корреляции ведет к скачкообразным изменениям экологической устой-

чивости: при достижении порога изменения функциональной целостности

происходит часто неожиданный срыв — экосистема теряет свойство надеж-

ности. Например, многократное увеличение концентрации загрязняющего

вещества может не приводить к заметным последствиям, но затем ничтож-

ная его прибавка приведет к катастрофе. В данном случае возникает

экологический вариант закона «все или ничего» X. Боулича (разд. 3.5.2).

Загрязнитель, воздействуя на наименее устойчивые организмы и меняя

цепь природных реакций, вызывает срыв в экологической корреляции, и

экосистема начинает разрушаться как бы изнутри, т. е. саморазрушаться

при минимальном изменении силы внешнего фактора.'

Следствием закона экологической корреляции является правило оп-

тимальной компонентной дополнительности: никакая экосистема не может

самостоятельно существовать при искусственно созданном значительном и

перманентном избытке или недостатке одного из экологических компо-

нентов. «Нормой» экологического компонента следует считать ту, которая

обеспечивает экологическое равновесие определенного типа, позволяющее

функционировать именно той экосистеме, которая эволюционно сложилась

' Возможно, именно таков один из механизмов нарушения действия принципа Ле Ша-

телье — Брауна в современной биосфере (разд. 3.2.3).

121

и соответствует балансу в природной надсистеме и всей иерархии природ-

ных систем на данной единице пространства (в конкретном биотопе).

Длительное изменение количества и качества одного из экологи-

ческих компонентов ведет к замене одной экосистемы другой, при этом

не всегда хозяйственно желательной. Как правило, природные изменения

экологических компонентов бывают непродолжительными и не выходят за

рамки нормы реакции экосистемы. Искусственные же изменения нередко

бывают перманентными, отнюдь не всегда соотнесены с выносливостью

экосистем и часто приводят к их деградации.

В экологии одним из самых запутанных вопросов является соотноше-

ние между сложностью (разнообразием видов) и устойчивостью (надеж-

ностью) биотических сообществ и экосистем. Предложены сотни моделей

математической интерпретации этих зависимостей. Однако многие экологи

обращают внимание на отсутствие прямых и постоянных связей между

разнообразием и надежностью, включая устойчивость экосистем. Р. Рик-

лефс указывает на то, что «экологи удивительно невежественны во всем,

что касается устойчивости природных систем» (с. 394) и формулирует

«один из основных экологических принципов: эффективность сообщества

и его стабильность возрастают прямо пропорционально той степени, в кото-

рой составляющие его популяции в процессе эволюции приноровились

друг к другу» (с. 335).

К этому заключению следует добавить, что в экосистемах соответ-

ствие необходимо не только между популяциями, но и экологическими

компонентами, а также между данной экосистемой и ее положением в

надсистеме, всей их иерархии. Попытки найти парные связи в одних слу-

чаях успешны, в других — нет, и это вполне естественно в сложных иерар-

хически построенных совокупностях, какими являются экосистемы.

Исходя из данных, накопленных экологией, с учетом вышеприведен-

ных обобщений возможно сформулировать принцип экологической (рабо-

чей) надежности: эффективность экосистемы, ее способность к самовос-

становлению и саморегуляции (в пределах естественных колебаний)

зависит от ее положения в иерархии природных образований (краевое,

маргинальное, положение невыгодно), степени взаимодействия ее компо-

нентов и элементов (их экологической комплементарности, конгруэнтности,

характера динамического равновесия, экологической корреляции и опти-

мальности в компонентной дополнительности), а также от частных

приспособлений организмов (размеры, продолжительность жизни, ско-

рость смены поколений, отношение продуктивности к биомассе и т. п.),

составляющих биоту экосистемы. Разнообразие, сложность и другие мор- j

фологические черты экосистемы имеют неодинаковое значение и подчине-

ны степени ее эволюционной и сукцессионной зрелости. Если снижение!

разнообразия приводит к резкому дисбалансу в «притертости» частей!

экосистемы, а это случается достаточно часто, то упрощение системы!

чревато заметным снижением ее надежности. Эти качественные изменения

не могут уловить количественные модели. В связи с этим нет взаимо-1

понимания между «классическими» экологами и эколого-математиками,

Как правило, быстро развивающиеся (кратковременно-производные), t

сравнительно недавно нарушенные экосистемы оказываются надежнее кли-1

максовых из-за повышенной устойчивости к внешним воздействиям (это

свойство было ранее шутливо определено нами как «за битого двух неби-

тых дают»).

Сформулированное обобщение в свете имеющихся данных кажется!

См., например: Рифлекс Р. Основы общей экологии. М.: Мир, 1979. 424 с.

122

очевидным. Однако привести лаконичный пример его реализации доволь-

но трудно, можно апеллировать лишь к монографиям по экологии и

знаниям читателей. Сам поиск прямых связей между сложностью экосис-

темы и ее надежностью кажется данью упрощенному мышлению техно-

кратического типа. В сноске раздела 3.3 уже упоминалось, что «простота»

любой биосистемы лишь иллюзия. На самом деле мы имеем дело с квази-

простыми образованиями с высокой степенью сложности. Элементарный

редукционизм в этом случае недопустим. Можно говорить лишь об общих

тенденциях, всегда учитывая специфику каждого из рассматриваемых

образований.

Раздел закончим сборным обобщением принципов видового обедне-

ния, тесно связанных со всеми изложенными выше теоремами. Сформу-

лированы следующие принципы:

1) консорционной целостности: с исчезновением из экосистемы вида,

образующего консорцию, исчезают и многие консорбенты, не входящие в

другие консорции той же или другой территориально и функционально

близкой экосистемы (принцип «никто не гибнет в одиночку»);

2) биологического замещения: вновь внедрившийся в экосистему вид

всегда, вырабатывая свою экологическую нишу, сужает возможности ме-

нее конкурентоспособных видов и тем ведет к их исчезновению или лишь

слегка видоизменяет экологические ниши функционально близких видов,

создавая предпосылки для сокращения их численности или, наоборот,

массового размножения («принцип незваного гостя»); при этом меняется

все сообщество, включая даже как будто не связанные с внедрившимся

видом формы (в силу смещения общего экологического равновесия);

3) смены, трофических цепей (сетей): исчезнувшая трофическая цепь

(сеть) видов сменяется цепью (сетью) эколого-энергетических аналогов,

что позволяет экосистеме усваивать и перерабатывать поступающую извне

энергию. Этот принцип вытекает из правила экологического дублирования

(разд. 3.8.1) и кратко звучит: «экосистема не терпит пустоты»;

4) неопределенности хозяйственного значения смены видов: при замене

трофических цепей (сетей) вновь проникающие в экосистему (в редких

случаях возникающие в ней) виды могут быть как желательными, так и

нежелательными в хозяйственном и медицинском отношении (принцип

«старый друг лучше новых двух»).

Перечисленные принципы имеют большое практическое значение и тес-

но связаны с тем, что будет сказано о законах природопользования в разд.

3.14. Вместе с тем они как бы перебрасывают мостик от структурно-функ-

циональных свойств экосистем к их динамике.

3.9.2. Динамика экосистем

• Принцип сукцессионного замещения

• Теория мозаичного климакса

• [Закон последовательности прохождения фаз развития] (разд. 3.2.2)

• Закон сукцессионного замедления

• Правило максимума энергии поддержания зрелой экосистемы, или правило Г. Оду-

ма и Р. Пинкертона

• Принцип «нулевого максимума», или минимизации прироста в зрелой экосистеме

• Принцип «сукцессионного очищения», или стабилизации и минимизации видового

состава климакса

• Правило увеличения замкнутости биогеохимического круговорота веществ в ходе

сукцессии

• Правило сукцессионного мониторинга, или степени завершенности сукцессии

• Закон эволюционно-экологической необратимости

12,'!

Сложение экосистемы — динамический процесс. Ее формируют ви-

ды, дополняющие друг друга и соответствующие другим видам и условиям

среды — сами по себе и в складывающейся совокупности. При этом

происходит выработка экологических ниш — функциональное размеже-

вание в возникающем множестве или его дополнение при малом разно-

образии. На жизнепригодном субстрате биотические сообщества после-

довательно формируют закономерный ряд экосистем, ведущий к наиболее

устойчивой в данных условиях климаксовой в чисто природных условиях

или узловой при природно-антропогенном режиме фазе. В этом смысл

принципа сукцессионного замещения. При антропогенном или зооген-

ном поддержании какой-то из фаз сукцессии возникают параклимаксы.

Спор о возможности поликлимаксов кажется чисто умозрительным. В

строго определенных условиях возможен только моноклимакс. Если воз-

никают различные варианты климакса — поликлимакс, значит, наблю-

даются отклонения в среде обитания. Столь категорическое утверждение

следует из парадигмы детерминированности развития. Оно всегда одно-

направленно согласно значительному блоку общесистемных закономер-

ностей (см. разд. 3.2.1—3.2.5), а также обобщениям, приведенным в разд,

3.9.1.

Сказанное не означает, что регионально не существует мозаика]

климаксовых экосистем, обусловленная топографическими, геоморфоло-

гическими и другими условиями среды. Именно такая мозаика лежит в

основе теории мозаичного климакса, развитой Р. Уиттекером в 1957 г.

Картосхема биотопов, основанная на ландшафтно-геоботанической, а,|

вернее, экосистемной идеологии и приведенная на рис. 3.3, может служить

иллюстрацией к теории Р. Уиттекера: сукцессионные ряды в долине реки, в

сосняках, протянувшихся вдоль нее, в лесах склонов гор и на их верхних

частях составляют достаточно четкую мозаику. Если бы была приведена»

карта восстановленной растительности, эта закономерность выступила бы!

еще ярче. Но это не значит, что, скажем, климакс приречного ельника;

может как угодно варьировать.

Смена фаз сукцессии идет в соответствии с определенными прави-1

лами. Каждая фаза готовит среду для возникновения последующей. Туп

действует закон последовательности прохождения фаз развития, рас

смотренный в разделе 3.2.2. Существует тенденция считать, что этот закон!"

в рамках сукцессионного процесса не действует или не обязательно дей-1

ствует. При этом происходит смешение понятий естественного развития»

смены экосистем и искусственной культивации, в основном леса. Нередко,!

оставив экосистему в рамках полуестественного развития и только по-

садив саженцы лесной породы, хозяйственник не получает ожидаемого

эффекта — посадки гибнут. При этом причины могут быть самыми различ-j

ными, но всегда они связаны с неподготовленностью желаемой фазы раз!

вития реальной предыдущей.

Когда экосистема приближается к состоянию климакса, в ней, как иве

всех равновесных системах, происходит замедление всех процессов раз!

вития. Это положение сформулировано в виде закона сукцессионного за

медления: процессы, идущие в зрелых равновесных экосистемах, находя-i

щихся в устойчивом состоянии, как правило, проявляют тенденцию к сни-1

жению темпов. При этом восстановительный тип сукцессии меняется на

вековой их ход, т. е. саморазвитие идет в пределах климакса или узловое

сообщества. Например, восстановительная сукцессия темнохвойного лее

в южной тайге может идти следующим образом. Сначала быстро меняет!

ся ряд луго-кустарниковых фаз с образованием березового или осинового!

леса. Затем может произойти либо замещение этого леса сосной, либо!

124

прямое вытеснение елью (в горной южной Сибири пихтово-кедровым ле-

сом). Сосняк может составить узловое сообщество, и процесс смены пород

резко затормозится, но в других случаях сосну относительно быстро вы-

тесняет ель или пихтово-кедровый лес. Эти климаксовые образования от-

нюдь не лишены тенденций к развитию, но Оно резко заторможено. Веко-

вая сукцессия идет по типу заболачивание — разболачивание или остеп-

нение — расстепнение (по климатическим характеристикам, а не по доми-

нирующему характеру растительности). Возможен и вариант образования

вечной мерзлоты, и тогда темно-хвойный лес в Сибири и на Дальнем Восто-

ке будет медленно вытеснен лиственничным. В речных долинах на Даль-

нем Востоке может образоваться параклимакс из чозении. В этом случае

процессы развития также весьма замедленны. Совершенно очевидно, что

при хозяйственных акциях учет скорости естественных процессов обяза-

телен.

Эмпирический закон сукцессионного замедления есть следствие прави-

ла Г. Одума и Р. Пинкертона, или правила максимума энергии поддер-

жания зрелой системы: сукцессия идет в направлении фундаменталь-

ного сдвига потока энергии в сторону увеличения ее количества, направ-

ленного на поддержание системы. В свою очередь правило Г. Одума и

Р. Пинкертона базируется на правиле максимума энергии в биологичес-

ких системах, сформулированном А. Лоткой. Позже оно было расширено

Р. Маргалефом. Вопрос этот хорошо разработан в фундаментальной моно-

графии Ю. Одума «Основы экологии» (М.: Мир, 1975. С. 324—327) как и

доказательство принципа «нулевого максимума», или минимизации при-

роста в зрелой экосистеме: экосистема в сукцессионном развитии стре-

мится к образованию наибольшей биомассы при наименьшей биологи-

ческой продуктивности

. Этот факт совершенно очевидно вытекает из

правила Г. Одума и Р. Пинкертона и служит эмпирической его иллюстра-

цией. В общем виде правилом Г. Одума и Р. Пинкертона объясняется и

принцип «сукцессионного очищения», или стабилизации и минимизации

видового состава климакса: разнообразие стремится к пику на ранних или

средних фазах сукцессии, а затем снижается в климаксе. Этот постулат

Р. Маргалефа явно связан с увеличением потока энергии, поддерживаю-

щего климакс. Совершенно очевидна его связь с принципами экологи-

ческого высвобождения и экологической компрессии, сформулированными

в разделе 3.8.3.

В ходе сукцессии происходит увеличение замкнутости биогеохимичес-

ких круговоротов веществ. Хотя все биогеохимические круговороты не

полностью замкнуты, но степень незамкнутости варьирует от очень боль-

ших величин (практически стремящихся к бесконечности на поверхности

планеты, не защищенной растительностью) до значения 10

. Примерно за

10 лет с момента начала восстановления растительного покрова разомк-

нутость круговоротов уменьшается со 100 до 10%

, а далее она еще больше

снижается, в климаксовой фазе достигая минимума. Правило увеличе-

ния замкнутости биогеохимического круговорта веществ в ходе сукцессии,

как совершенно очевидно, нарушается антропогенной трансформацией

растительности и вообще естественных экосистем. Это ведет к длинному

ряду аномалий в биосфере и ее подразделениях.

Снижение разнообразия видов в климаксе не означает малой его эколо-

гической значимости. В этом отношении вопрос Ю. Одума в вышеупомя-

Нечто подобное происходит и при общественном развитии.

'/ В о г m а п п F. H., L i k e n s G. E. Pattern and Process in a forested Ecosystem. Sprin-

ger ->Verlag, N.-Y., 1979. 253 p.

125

нутой работе: «представляет ли собой разнообразие только «приправу» к

жизни или оно необходимо для долгой жизни всей экосистемы, в кото-

рую входят и человек и природа» (с. 331) кажется не совсем корректным.

Именно разнообразие видов формирует сукцессию, ее направление, обес-

печивает заполненность реального пространства жизнью. Если бы оно было

несущественным и имело только «эстетическое» значение, то виды, состав-

ляющие комплекс, не могли бы сформировать сукцессионный ряд, и по-

степенно, с разрушением климаксовых экосистем произошло бы полное

опустынивание планеты. Ведь значение разнообразия функционально не

только в статике, но и в динамике.

Там, где разнообразие видов недостаточно для формирования био-

среды, служащей основой нормального, естественного хода сукцессион-

ного процесса, а сама среда резко нарушена (по глубине или частоте нару-

шений), сукцессия не достигает фазы климакса, а заканчивается узло-

вым сообществом, параклимаксом, длительно- или даже кратковремен-

нопроизводным сообществом. Качество среды данной территории, суммар-

ная напряженность антропогенного воздействия отражается на степени

завершенности сукцессионного ряда. Чем глубже нарушенность среды

какого-то пространства, тем на более ранних фазах оканчивается сукцес-

сия. Это правило сукцессионного мониторинга (индикации состояния еря

ды), или степени завершенности сукцессии, как кажется, имеет вполне!

практическое значение, особенно в картировании экологического состоя-1

ния территорий и акваторий.

Достижение климакса при потере одного или группы видов в резуль-1

тате их уничтожения (реже вымирания, тоже, как правило, связанного с I

антропогенным исчезновением местообитаний) не есть полное восстанов-

ление природной обстановки. Фактически это новая экосистема, так какв|

ней возникли новые связи и утеряны многие старые, сложилась иная «при!

тертость» видов. Вернуться в старое состояние экосистема не может, так

как утерянный вид невосстановим. Это позволяет сформулировать закон*

эволюционно-экологической необратимости: экосистема, потерявшая часть!

своих элементов или сменившаяся другой в результате дисбаланса эко-1

логических компонентов, не может вернуться к первоначальному своем)!

состоянию в ходе сукцессии, если в ходе изменений произошли эволюционг

ные перемены в экологических элементах (сохранившихся или временно!

утерянных) или один либо группа видов исчезла навсегда или на (систем-1

но) долгий срок. Если какие-то виды утеряны в промежуточных фазах сук-1

цессии, то эта потеря может быть функционально скомпенсирована, но:

лишь частично. При снижении разнообразия за критический уровень ход

сукцессии искажается и фактически климакс, идентичный прошлому, дос-

тигнут быть не может.

Закон эволюционно-экологической необратимости важен для оцени!

характера восстановленных экосистем. При потере элементов это, по сути

дела, совершенно экологически новые природные образования с вновь!

образовавшимися закономерностями и связями. Например, перенос давнЯ

выбывшего из состава экосистемы вида в ходе его реакклиматизации-1

отнюдь не механическое его возвращение. Фактически это внедрение

нового вида в обновленную экосистему.

Закон эволюционно-экологической необратимости подчеркивает факти-

ческую направленность эволюции не только на уровне биосистем (раз»

3.4.1), но и на всех иных иерархических уровнях сложения биоты (разш

3.11).

Перечисленными обобщениями не исчерпывается список закономе»

ностей, характерных для экосистем во всем ряду их иерархии. Ряд из них,Я

126

ере характерных для экосистем высоких иерархических уровней

только для высшего звена — биосферы, изложен в разделах

1. Наоборот, сказанное в разделе 3.9 в ряде случаев присуще

и ее крупнейшим системным подразделениям.

.10. ОБЩИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ОРГАНИЗАЦИИ ЭКОСФЕРЫ

И БИОСФЕРЫ ЗЕМЛИ

а иерархичной организации] (разд. 3.2.4)

реломления космических воздействий

1иогенной миграции атомов В. И. Вернадского

о незамкнутости биотических (биогеохимических) круговоротов

юнстантности количества живого вещества В. И. Вернадского

физико-химического единства живого вещества] (разд. 3.3)

сохранения структуры биосферы, или первый закон экодинамики Ю. Голд-

^ремления к климаксу, или второй закон экодинамики Ю. Голдсмита

ю (принцип) гетерогенезиса живого вещества

(принцип) экологического порядка, или экологического мутуализма (третий

жодинамики Ю. Голдсмита)

упорядоченности заполнения пространства и пространственно-временной

пенности

rin системной дополнительности

самоконтроля и саморегуляции живого, или четвертый закон экодинамики

1ДСМИТЭ

по автоматического поддержания глобальной среды обитания

• еще раз напомнить, что современная экология исходит из ак-

ерархической организации, или принципа интегративных уров-

>дсистем различного функционального значения. При этом под-

1ется и признание аксиомы эмерджентности (разд. 3.2.1). Не-

забегая вперед, следует указать на справедливость закона пре-

н космических воздействий: космические факторы, оказывая воз-

: на биосферу и особенно ее подразделения, подвергаются изме-

) стороны экосферы планеты и потому по силе и времени проявле-

П" быть ослаблены и сдвинуты или даже полностью утерять свой

Такое обобщение полезно в связи с тем, что нередко идет поток

^ого воздействия солнечной активности и других космических

в на экосистемы планеты и населяющие ее организмы. Хотя мно-

1,ессы на Земле и в ее биосфере подвержены влиянию космоса и

агаются циклы солнечной активности с интервалом в 1850, 600,

, 169, 88, 83, 33, 22, 16,1, 11,5 (11,1), 6,5 и 4,3 года, сама биосфера

разделения не обязательно во всех случаях должны реагировать с

цикличностью.

емы биосферы могут блокировать космические воздействия нацело

гично. Поиск чисто математических закономерностей тут едва ли

бр'азен (см. также принцип скользящих среднемаксимальных

ого статистического ряда в разд. 3.2.5). Тенденции существуют,

не четко детерминированы во времени.

127

Биосферу, как и любую другую систему, формируют не только и не

столько внешние факторы, как внутренние закономерности. И они затем

взаимодействуют с внешней средой. Одним из важнейших свойств био-

сферы — слоя взаимодействия живого и неживого — является закон био-

генной миграции атомов, открытый В. И. Вернадским: «миграция хими-

ческих элементов на земной поверхности и в биосфере в целом осущест-

вляется или при непосредственном участии живого вещества (биогенная

миграция) или же она протекает в среде, геохимические особенности

которой (О2, C0

, гЬ и т. д.) обусловлены живым веществом, как тем, кото-

рое в настоящее время населяет биосферу, так и тем, которое действовало

на Земле в течение всей человеческой истории» (Перельман А. Н. Гео-

химия биосферы. М., 1973. С. 19).

Закон биогенной миграции атомов имеет важное теоретическое

и практическое значение. Согласно ему понимание общих химических

процессов на поверхности планеты, в атмосфере над нею и в заселенных

организмами ее глубинах, а также в слоях, сложенных прошлой деятель-

ностью организмов, невозможно без учета биотических и биогенных

факторов, в том числе эволюционных. Поскольку люди очень сильно

воздействуют прежде всего на биосферу и ее живое население, они тем

самым изменяют условия биогенной миграции атомов, создавая предпо-

сылки для еще более глубоких химических сдвигов в исторической пер-

спективе. Таким образом, процесс может стать саморазвивающимся, не

зависящим от желания человека и практически (при глобальном размахе)

неуправляемым. Отсюда одна из самых насущных потребностей —

сохранение живого покрова Земли в относительно неизменном состоянии.

Тот же закон определяет и необходимость учета прежде всего воздействий

на биоту при любых проектах преобразования природы. В этом случае

происходят региональные и локальные изменения в химических процес-

сах, при любых крупных ошибках ведущие к деградации среды — опусты-

ниванию.

Закон биогенной миграции атомов дает в руки человечества ключи для

сознательного управления биогеохимическими процессами на планете и в

ее регионах. Там, где ранее были сделаны упущения, и среда жизни дегра-

дировала, на его основе возможно активное (но постепенное) выправление

сложившегося положения, главным образом с помощью «мягкого», опосре-

дованного управления природными процессами.

Обобщения особенностей биогенной миграции атомов нам не известны.

Пока идет сбор фактических данных. Они показывают, что хотя степень

замкнутости глобальных биогеохимических круговоротов довольно высока

(для различных элементов и веществ она неодинакова), тем не менее

она не абсолютна. И этот факт для того, чтобы не возникало недоразуме- I

ний, нуждается в формулировке в виде правила незамкнутости биотических I

круговоротов. Доказательства этой закономерности очень многочисленны, [

Это и образование биогенных геологических пород, и реальное антропо-1

генное выпадение ряда элементов, например, из почвы (предполагает-1

ся, что ежегодно глобально из почвы теряется в среднем 4,6 млрд. т угле-1

рода, содержание которого в почвах мира снизилось с 2014 млрд. т в до-1

исторический период до 1477 млрд. т на конец 70-х гг'. нашего века. И, на-1

конец, та логическая посылка, что в условиях полной замкнутости био-1

тических круговоротов не происходило бы эволюции (наивысшая степень|

замкнутости биогеоценотического «малого» круга наблюдается в тропи»

ческих экосистемах — наиболее древних и консервативных).

В то же самое время количество живого вещества не подвержено замет-1

ным изменениям, во всяком случае в рамках значительных геологических;

128

отрезков времени. Эта закономерность была сформулирована в виде

закона константности количества живого вещества В. И. Вернадского:

количество живого вещества биосферы (для данного геологического

периода) есть константа. Этот закон практически есть количественное

следствие закона внутреннего динамического равновесия для масштаба

глобальной экосистемы биосферы (разд. 3.9.1). Понятно, что поскольку

живое вещество, согласно закону биогенной миграции атомов, есть

энергетический посредник между Солнцем и Землей, то либо его количество

должно быть постоянным, либо должны меняться его энергетические

характеристики. Закон физико-химического единства живого вещества

(разд. 3.3) исключает слишком значительные перемены в последнем

свойстве. Значит, для живого вещества планеты неизбежна количествен-

ная стабильность. Она характерна и для числа видов — см. правило кон-

стантности числа видов (разд. 3.11).

Как аккумулятор солнечной энергии, живое вещество должно одно-

временно реагировать как на внешние (космические) воздействия, так

и на внутренние изменения. Увеличение или снижение количества живого

вещества в одном месте биосферы должно приводить к синхронному

процессу с обратным знаком в другом регионе в силу того, что освободив-

шиеся биогены могут быть ассимилированы остальной частью живого или

будет наблюдаться их недостаток. Однако следует учитывать скорость

процесса, в случае антропогенного изменения намного более низкую, чем

прямое нарушение природы человеком. Кроме того, не всегда происходит

адекватная замена. Она идет согласно правилу (принципу) экологи-

ческого дублирования (разд. 3.8.1), т. е. с уменьшением размеров

особей и обычно с увеличением их эволюционной примитивности. Сниже-

ние же размеров особей, участвующих в энергетических процессах, вво-

дит в действие большую группу термодинамических закономерностей из

всех групп приведенных выше обобщений (разд. 3.2—3.9). Меняется вся

структура живого вещества и его качество, что в конечном итоге не может

идти на пользу человеку — одному из участников процесса жизни. Челове-

чество нарушает природные закономерности распределения живого ве-

щества планеты и берет на себя, в свой антропогенный канал, не менее

1,6Х 10

Вт энергии в год, или 20% продукции всей биосферы

. Кроме

того,люди искусственно и нескомпенсированно снизили количество живого

вещества Земли, видимо, не менее чем на 30%. Это заставляет сделать вы-

вод, что планета стоит перед глобальным термодинамическим (тепловым)

кризисом, который проявится во многих формах одновременно. Поскольку

это инерционный процесс, начальные фазы его мало заметны, но оста-

новить кризисные явления будет чрезвычайно трудно.

В разделе 3.3 уже был сформулирован общебиосферный закон физико-

шяического единства живого вещества. Помимо такой константности и

постоянства количества живого вещества, в живой природе наблюдается

постоянное сохранение информационной и соматической структуры, хотя

она и несколько меняется с ходом эволюции. Это свойство было подмечено

Ю. Голдсмитом

, развивающим идеи экодинамики как независимого от

классической термодинамики и редукционистских «физических» подходов

воззрения. Закон сохранения структуры биосферы — информационной

и соматической — Ю. Голдсмит называет первым законом экодинамики.

'Горшков В. Б. Биосферные потоки энергии//Рациональное использование при-

родных ресурсов и охрана окружающей среды. Ленинград. 1980. № 3. С. 19—24.

'Goldsmith E. Thermodynamics or Ecodynamics?//Ecologist. 1981. V. 11. № 4.

P. 178-195.

5 H. Ф. Реймерс

129

Он близок к правилу константности числа видов (разд. 3.11), перекликает-

ся с ним.

Для сохранения структуры биосферы живое стремится к достижению

состояния зрелости, или экологического равновесия. Закон стремления к

климаксу — второй закон экодинамики Ю. Голдсмита. Он близок к принци-

пу сукцессионного замещения и мог бы войти в состав раздела 3.9.2, где

собраны обобщения, касающиеся экосистем. Биосфера — высший уровень

иерархии экосистем нашей планеты, и естественно, ее законы функциони-

рования аналогово справедливы и для ниже расположенных уровней в

этой иерархии, хотя имеется и специфика — биосфера более закрытая сис-

тема, чем ее подразделения. Упоминаем обо всем этом вторично, так как

это не всегда очевидно.

Единство живого вещества биосферы и гомологичность строения ее

подсистем приводят к тому, что эволюционно возникшие на ней живые

элементы различного геологического возраста и первоначального геогра-

фического происхождения сложно переплетены. Такое переплетение раз-

личных по пространственно-временному генезису элементов во всей эколо-

гической иерархии биосферы составляет содержание правила, или принци-

па гетерогенезиса живого вещества. Однако такое сложение не хаотично.

Оно подчиняется принципам экологической комплементарности (допол-

нительности), экологической конгруэнтности (соответствия) и другим за-

кономерностям, изложенным в разделе 3.9.1. Обобщенно в рамках экоди-

намики Ю. Голдсмита это третий её закон — принцип экологического

порядка, или экологического мутуализма. Это уже глобальное свойство,

обусловленное влиянием целого на его части, обратного воздействия

дифференцированных частей на развитие целого и т. д., в сумме ведущее к

сохранению стабильности всей системы биосферы.

Системный мутуализм, т. е. взаимопомощь в рамках экологического

порядка, подчеркивается законом упорядоченности заполнения простран-

ства и пространственно-временной определенности: заполнение простран-

ства внутри природной системы в силу взаимодействия между ее подсис-

темами упорядочено таким образом, что позволяет реализоваться гомео-

статическим свойствам системы с минимальными противоречиями между

частями внутри нее

. Из этого закона следует невозможность длительного

существования «ненужных» природе случайностей, в том числе и чуждых

ей созданий человека. Нарушение природного порядка обходится людям

дополнительными вложениями средств и сил. Это нарушение имеет стро-

гие, к сожалению, недостаточно еще изученные пределы, за которыми му-

туализм сменяется антагонизмом, порядок нарушается, а потому

ухудшаются и динамические качества всей биосферы.

В блок правил мутуалистического системного порядка в биосфере и,

как следствие, в развитое человеческое общество входит принцип систем-\

ной дополнительности: подсистемы одной природной системы (в нашем I

случае биосферы) в своем развитии обеспечивают предпосылку для успеш- [

ного развития и саморегуляции других подсистем, входящих в ту же сие-1

тему (если она не подвергается мощной внешней деформации). Этот!

динамический вариант закона упорядоченности заполнения пространства и I

пространственно-временной определенности справедлив и для современ-

ного общественного развития — человечество будет развиваться успешнее,

если мировое сотрудничество расширится, а конфронтация угаснет. Этот

принцип стал необходимым условием жизни человечества с момента пре-

См. Реймерс Н. Ф. Системные основы природопользования//Философские проб-

лемы глобальной экологии. М.: Наука, 1983. С. 121 —161.

130