книги / Мировая динамика

структур может наблюдаться при определенных нели­ нейных кинетических закономерностях за пределами устойчивости термодинамической ветви». Причем «ус­ тойчивости стационарных состояний могут угрожать только стадии, содержащие автокаталитические п ет­ ли, т.е. такие стадии, в которых продукт реакции уча­ ствует в синтезе самого себя»1.

Иными словами, усложнение организации происходит исключительно путем индукции структур. Напомню, что, определив структурный фактор как динамическое противо­ речие, мы тем самым постулировали, что структурные сис­ темы термодинамически неравновесны даже в основном со­ стоянии.

И. Пригожину принадлежат многочисленные примеры индукции структур в биологии. Так, синтез АТФ представ­ ляет собой типичную автокаталитическую реакцию: ...мо­ лекула аденозинтрифосфата, необходимая для метабо­ лизма живых систем, является конечным продуктом последовательности реакций в гликолитическом цикле, в самом начале которой находится молекула АТФ. Что­ бы получить АТФ, нам необходима АТФ!» Аналогично, «чтобы получить клетку, необходима клетка».

Заметим, что с позиции закона индукции может быть легко объяснена наблюдающаяся повторяемость организа­ ционных форм материи, распространенность в природе яв­ ления изоморфизма между различными системами.

Заметим, что с точки зрения построенного понятийного аппарата модель Дж.Форрестера вообще не системна: от­ рицательные обратные связи вводятся в ное априори и не поддерживают гомеостаз, положительные обратные связи не носят индуктивного характера. Пожалуй, из всех сис­

1Пригожин И. От существующего к возникающему. М.: На­ ука, 1985.

темных рамок эта модель удерживает лишь рамку разви­ тия, и то понимаемого лишь как количественное изменение параметров.

3

Структуродинамика позволяет ввести принципиально но­ вую классификацию систем по степени их устойчивости.

Выше было дано определение примитивной системы, для которой изменение любого структурного фактора под­ разумевает разрушение. Примитивные системы изучаются классической наукой и не нуждаются в специфическом ап­ парате теории систем.

Если в какой-то системе происходит лишь счетное ко­ личество фазовых переходов, будем называть ее аналити­ ческой. Такие системы почти все время жизни имеют фик­ сированную структуру: Е5Ь << Т, где 51 — время 1-того фа­ зового перехода.

В очень сложных системах количество противоречий может быть столь велико, что, хотя каждый структурный фактор по-прежнему остается квазиустойчивым, в каж­ дый момент времени совершается хотя бы один фазовый переход. Такие системы разумно назвать хаотическими.

«Мировая система» Дж.Форрестера считается в моде­ лях «Мир-1»—«Мир-3» примитивной системой. В действи­ тельности, даже представление ее в качестве аналитичес­ кой является чрезмерным и неоправданным упрощением. Современный мир обретает все черты системного хаоса, и в этой связи особенности дискретных демографических мо­ делей с их непредсказуемостью на больших временах полу­ чают внятное объяснение.

Представление о хаотических системах приводит к весь­ ма нетривиальной трактовке «форресторовского кризиса»,

навязчиво возникающего во всех версиях «мировой дина­ мики между 2020 и 2060 годами. Фазы развития можно параметризовать самыми различными способами1, но при любом разумном их описании длительность фазы со вре­ менем падает. Простейшая экстраполяция позволяет вы­ числить предельную точку эволюции, в которой длитель­ ность фазы стремится к нулю. Разумеется, эта сингуляр­ ность является точкой бифуркации и маркирует переход системы из аналитической в хаотическую стадию разви­ тия. Мы не можем сегодня судить, какие изменения про­ изойдут с социумом, но полагаем, что они будут носить фундаментальный характер.

Американский математик и писатель В.Виндж называ­ ет «точку сгущения» фазовых сдвигов Переходом и указы­ вает, что осуществившая Переход цивилизация становит­ ся Силой космического масштаба. Так вот, все формаль­ ные расчеты момента Перехода дают результаты, попадаю­ щие все в тот же «форресторовский» промежуток 2020—2060 гг.21

Исследовательская группа «Конструирование Будущего»

1Через характерные скорости распространения информа­ ции, через формы производства, через господствующие информационные модели и т. п.

2 Скорее всего, цифра очень сильно занижена. Расчет Пере­ хода экстраполяцией срока жизни фаз носит все черты «форресторовского» подхода, то есть не учитывает гомеос­ татических процессов. В данном случае речь идет даже не о гомеостазе фазы, но о сохранении типа системы и харак­ терных законов ее динамики. Учет процессов Ле-Шателье отдаляет момент перехода и растягивает его.

ПИСЬМО ЧЕТВЕРТОЕ ЧЕЛОВЕК КАК ФАКТОР БИОЛОГИЧЕСКОЙ э в о ­ л ю ц и и . НООЗОЙ

4 ноября 2002 года, остров Мальта.

До сих пор речь шла о принципах построения «мировой мо­ дели». В этом письме мы хотим рассмотреть идеологию, по­ ложенную в основу моделирования.

После основополагающих работ Дж.Форрестера и зна­ менитых докладов «Римского клуба» возникла тенденция противопоставлять Человека Природе и рассматривать че­ ловеческие формы деятельностей и организованностей как безусловно враждебные «всему живому». Такой подход придал системному взаимодействию вида Homo Sapiens с объемлющими биоценозами характер трагически неразре­ шимой коллизии. В исторической перспективе это способ­ ствовало перерождению экологического мышления в при­ родоохранительное, то есть запретительное.

Но судя по всему, чувство вины «за загубленную нами природу» не имеет под собой оснований. Как и любой био­ логический вид, человек выделяет в окружающую среду продукты своего метаболизма. Продукты утилизируются и перерабатываются другими видами, и в этом смысле при­ родную среду невозможно «загрязнять». Другой вопрос, что биомасса людей, сосредоточенных на ограниченной площади, влияет на объемлющий биоценоз, тем самым по­ буждая к действию гомеостатические механизмы биоты. Применение принципа Ле-Шателье к демографическому уравнению приводит, как уже говорилось, к превращению экспоненциального решения в логистическое. Такой фор­ мальный гомеостатический механизм может быть назван

статическим. Более содержателен динамический случай, когда рассматривается «уравнение эволюции» и предпола­ гается, что эволюционный стресс, вызванный быстрым рос­ том численности и плотности обитания вида Homo, приво­ дит сначала к возрастанию смертности индивидуумов, от­ носящихся к разным видам, а затем к взрывному видообра­ зованию. Если прогнозы экологов верны и человек действительно становится видообразующим фактором (а пока для такого вывода нет должных оснований, по­ скольку с эволюционной точки зрения наша эпоха вполне заурядна и никак не подходит под лейбл «великого вымира­ ния»), то возникающие виды будут преимущественно вред­ ны или опасны для вида Homo, их численность будет какоето время расти быстрее экспоненты и установление равно­ весия приведет к снижению рождаемости и уменьшению средней продолжительности жизни у человека. Этот дина­ мический эволюционный гомеостатический механизм объясняет действие «стрелы Аримана». Есть, конечно, ис­ кушение связать со «стрелой Аримана» разнообразные «но­ вые инфекции», начиная со СПИДа, но, во-первых, такой вывод будет неоправданной генерализацией, а во-вторых, ничего принципиально катастрофического он не несет.

Еще более иррациональными являются протесты про­ тив уничтожения человеком животных ради пропитания или одежды. В сложной системе взаимосвязей, образую­ щей современные биоценозы, каждый вид использует столько ресурсов, сколько в состоянии использовать. Так что, лакомясь панцирной щукой или черной икрой, покупая шубку из норки или горностаевое манто, мы играем по пра­ вилам, установленным природой. А шумно выступая в за­ щиту вегетарианства или искусственного меха — восстаем против ее законов.

Понятно, что человек вовсе не обязан следовать логике эволюции. Будучи разумным, он выбирает линию поведе­ ния, исходя из собственных императивов. В числе таких

императивов может быть и охрана всего живого на Земле. Но, принимая подобные обязательства, мы должны отда­ вать себе отчет в их трансцендентном характере: проблема «пределов роста» лежит в области религии и философии, а не экологии или эволюционной биологии.

Во всяком случае, представляется разумным перейти от конфликтной схемы «Человек против Природы, Природа против Человека» к изучению подлинной экологии вида Homo и того места, который этот вид занимает в глобаль­ ном биогеоценозе.

1

Прежде всего надо уяснить, что структурность человечес­ кого сообщества меньше, нежели структурность Природы в целом (хотя, конечно, выше, нежели структурность любого иного биологического вида). Поэтому Человек — это не субъект, а объект эволюции. Во всяком случае, до точки Перехода. Он вовсе не «эксплуатирует» Природу, «выжи­ мая из нее все соки». Напротив, разумно предположить, что это Природа использует Человека для решения некото­ рого специфического круга проблем, оказавшихся непрео­ долимыми для биоты, не обладающей разумом1.

Любой биогеоценоз (в том числе — глобальный биогео­ ценоз, охватывающий всю Землю) развивается в направле­ нии установления динамического равновесия с внешним миром12. Это подразумевает стремление к нулевому балансу в обмене с окружающей средой по веществу и к предельной минимизации энергетического обмена. При характерных

1Точнее, для природных биогеоценозов, не способных со­ здавать организующие структуры, насыщенные неживой техникой.

2 Нетрудно видеть, что это суждение есть форма принципа Ле-Шателье—Брауна.

временах эволюции такое стремление приводит к включе­ нию любых невосполнимых ресурсов (пока не будем отно­ сить к таковым ресурсам солнечное излучение) в общий биологический круговорот, то есть к неограниченному по­ вторному использованию этих ресурсов.

Однако за все предшествующие эпохи, периоды, эры и зоны природе не удалось добиться замкнутости циклов по кислороду и углероду. Известно, что практически весь кис­ лород на земле имеет биогенное происхождение. «В норме» кислород, выделяющийся в процессе фотосинтеза, расхо­ дуется на дыхание и окисление продуктов распада (в этом можно усмотреть содержание «кислородной революции» с точки зрения стремления биоты к замкнутым циклам: анаэ­ робная жизнь носила принципиально незамкнутый харак­ тер и сравнительно быстро привела к необратимому отрав­ лению среды обитания свободным кислородом). Но если продукты распада выводятся из обратимой реакции дыха­ ния — фотосинтеза, в атмосфере начинает расти количе­ ство кислорода, в то время как углерод и высшие углеводо­ роды накапливаются в захоронениях, образуя угольные и нефтегазоносные пласты и навсегда выключаясь из процес­ сов биологического кругооборота1.

Поскольку эпохи массового захоронения неокисленной органики периодически повторялись в истории жизни на Земле, к началу неогена сложилась кризисная ситуация, чем-то напоминающая «кислородную революцию». Количе-

1Как иронично заметил писатель и палеонтолог К. Еськов, вовсе не тропические леса, а болота, где происходят захо­ ронения органических останков в условиях отсутствия свободного кислорода для их окисления, являются под­ линными «легкими планеты». Тропический же лес, равно как и океанский планктон, поглощает ровно столько кис­ лорода во время дыхания, сколько производит его в реак­ ции фотосинтеза.

329 ПИСЬМА РИМСКОМУКЛУБУ

ство свободного кислорода в атмосфере возросло до двадца­ ти объемных процентов, а значительные объемы органичес­ кого вещества оказались в захоронениях.

Прежде всего, это означало снижение биологической продуктивности Земли, что само по себе было эволюцион­ ным кризисом. Но более существенным было то обстоя­ тельство, что вследствие антипарникового эффекта сред­ няя эффективная способность глобального биогеоценоза усваивать солнечную энергию заметно упала. Этот эффект сложился с наступлением очередной криоэры и привел к тяжелому оледенению. Экстраполируя, мы приходим к вы­ воду, что биота имела реальные шансы не пережить криоэру: в течение ближайших сотен миллионов лет одна из лед­ никовых эпох могла перейти «предел устойчивости» и при­ вести к полному оледенению земной поверхности.

Данные рассуждения позволяют понять назначение че­ ловечества как специфического орудия, созданного приро­ дой для того, чтобы извлечь из захоронений органическое топливо и сжечь его, вновь включив его в природный круго­ оборот. На настоящий момент эта задача частично решена, вследствие чего глобальная ледниковая зима отодвинута в неопределенное будущее (если только она вообще теперь возможна). По всей видимости, предстоящие столетия за­ вершат «классическую технологическую эпоху», содержа­ нием которой «с точки зрения Ее Величества эволюции» яв­ ляется восстановление глобального 0 2—С02 равновесия в природе.

2

Конечно, «конструируя Человека Разумного», Природа не руководствовалась разумными соображениями (во всяком случае, «разумными» — в нашем понимании этого термина).

В результате возможности созданного ею биологического вида превзошли потребности решения хотя и весьма важ­ ной, но в целом достаточно узкой и конкретной задачи обеспечения устойчивости биологической жизни по кисло- род-углеродному равновесию.

«Запустив в крупную серию» млекопитающее с боль­ шим объемом мозга, переменным суточным ритмом («совы» и «жаворонки») и наиболее совершенной системой терморегуляции, Природа получила очередного «абсолют­ ного хищника», максимально приспособленного к эксплуа­ тации современной ему биоты. Человек действительно очень быстро (в биологическом масштабе времени) занял верхнюю позицию в трофической пирамиде и приступил к планомерному преобразованию Мира Обитаемого под свои потребности.

«Экологически настроенные» публицисты видят в этом, во-первых, нечто уникальное, а во-вторых — страшное и недопустимое. Между тем эволюция неоднократно встре­ чалась с проблемой «абсолютного хищника» и «научилась» очень спокойно на нее реагировать.

Разумеется, «абсолютный хищник» необратимо нару­ шает устойчивость экосистемы, в которой он появляется. Из этого почему-то делается вывод, что таковой хищник «съест» всю экосистему, после чего умрет от голода. Далее, в зависимости от того, насколько «алармистскими» являют­ ся представления данного специалиста, рассматривается три сценария: полная гибель экосистемы, дегенерация эко­ системы с последующим медленным восстановлением, быс­ трое восстановление ценоза, но уже без абсолютного хищ­ ника, который вымирает во всех вариантах.

Опыт показывает, что ничего подобного не происходит: устойчивость не является абсолютной характеристикой природных экосистем: кроме эффектов Ле-Шателье они подвержены и индукционным воздействиям. Мы говорим

об «абсолютном хищнике», если индуктивное воздействие со стороны возникшего вида превосходит компенсацион­ ные возможности «старой» экосистемы, и она разрушается, создавая (в согласии с третьим законом диалектики) новый эволюционный порядок. Такой механизм реализовывался в истории жизни на Земле неоднократно, например:

•зоопланктон размерного класса «циклоп», возникший на грани Венда и Кембрия, вызвал «скелетную револю­ цию»;

•стрекозы, появившиеся в Карбоне, переформатировали всю экологию крылатых насекомых, положив начало эволюционному процветанию этого класса;

•архозавры Триаса определяли структуру биологиче­ ских сообществ в течение всей Мезозойской термоэры.

Вответ на появление «абсолютного хищника» экосис­ тема меняется и именно таким образом, что хищник теряет свойство абсолютности1. При этом он остается важным элементом экосистемы, чаще всего — господствующим и во всех случаях процветающим. Разумеется, за долгую ис­ торию биологической эволюции некоторая часть «абсолют­ ных хищников» вымерла, но через сотни миллионов лет после появления в палеонтологической летописи и по со­ вершенно «внешним» причинам. Кроме того, к моменту вы­ мирания данный вид уже никак не мог считаться «абсолют­ ным хищником».

История жизни на Земле подсказывает, что «абсолют­ ный хищник» отнюдь не является видом-самоубийцей. В еще меньшей степени он может считаться «разрушите­ лем природной среды обитания». Его эволюционная роль

1То есть механизм Ле-Шателье действует — но не в стати­ ческой, а вдинамической моде.