Федеральное агентство образования Российской Федерации

Иркутский государственный университет

географический факультет

Кафедра гидрологии и охраны водных ресурсов

Е. А. Зилов

Устойчивое развитие человечества: Биотическая регуляция окружающей среды

Учебно-методическое пособие

Часть I

Иркутск–2005

Содержание

Введение 3

Устойчивость биосферы 3

Функционирование биоты 4

Круговорот углерода 6

«Свободный рынок» в биосфере 6

Эволюция биосферы 10

«Ноосферная» перспектива 13

Запасы информации в биоте и цивилизации 14

Потоки информации в биоте и цивилизации 15

Эффективность энергопотребления биоты и цивилизации 17

Преимущества биотической регуляции 18

Эволюция и прогресс 20

Ограничения развития цивилизации 21

Ресурсы и экономический рост 22

Пороги устойчивости существования жизни 25

Демографический аспект 26

Список цитированных источников 29

Введение

Сейчас уже каждому очевидно, что состояние окружающей среды ухудшается, а биота деградирует в результате хозяйственной активности человечества. Вместе с тем, принято считать, что эти процессы происходят вне связи друг с другом. Поэтому задачи восстановления окружающей среды и сохранения биоты рассматриваются как независимые.

Задачи спасения биоты и восстановления окружающей среды неразрешимы порознь. На самом деле, следует лишь снизить техногенное давление на естественную биоту, уменьшив масштабы ее освоения. В этих условиях биота сама вполне способна восстановить невозмущенное качество окружающей среды [Горшков и др., 1996].

Устойчивость биосферы

Биота планеты традиционно рассматривается как совокупность живых организмов, непрерывно приспосабливающихся к изменениям окружающей её среды. При этом предполагают, что состояние среды определяется геофизическими характеристиками и поступлением солнечной энергии [Горшков, 1990]. Гипотеза Гейи [Lovelock, 1988, 1989] предполагает контроль и регуляцию условий среды биотой, хотя механизмов этой регуляции не предлагалось.

В настоящее время предложена следующая гипотеза [Горшков, Кондратьев, 1990; Горшков, 1995; Кондратьев, Горшков, 1999]: все случайные возмущения окружающей среды компенсируются изменениями функционирования биоты в соответствии с принципом Ле Шателье. Именно так средние значения параметров окружающей среды сохраняются относительно постоянными, а при отклонении от этих значений возвращаются к ним. Таким образом, концентрации компонентов в природе не случайно сложились под действием геофизических процессов, а поддерживаются с помощью механизмов биотической регуляции. Из того, что принцип Ле Шателье действует только в устойчивых системах, следует, что устойчивы не только окружающая биоту среда, но и сама биота. При нарушении принципа система утрачивает устойчивость. Изменение естественной биоты неизбежно приводит к изменению состояния окружающей среды.

«Под устойчивой биосферой мы будем понимать состояние биоты и окружающей среды, в котором антропогенное возмущение находится на уровне ниже порога нарушения действия принципа Ле Шателье» [Кондратьев, Горшков, 1999, с. 122].

Таблица

Биосфера и техносфера

Сравниваемые показатели	Биосфера	Техносфера
Сферообразующее число биологических видов	107	1
Число контролируемых видов	107	104
Масса сферы, Гт	5·104	2·104
в том числе активное вещество, Гт	104	15
неактивное, произведенное вещество, Гт	4·104	2·104
Кратность обновления активного вещества, год	0,1	0,1
Годовая нетто-продукция, Гт	625	1,5
Годовой расход органического вещества, Гт	212	24
Годовой расход энергии, ЭДж	12 000	450
Годовой расход воды, км3	3·104	5·103
Степень замкнутости круговорота веществ, %	99,9	<10
Запас генетической информации, Гбит	106	7
Запас сигнальной информации, Гбит	–	8
Скорость переработки информации, бит/с	1036	1016
Информационная скорость эволюции, бит/с	0,1	107