Реферат: Проблема перенаселённости Земли. История вопроса от Мальтуса до наших дней
Популяции любых видов - бактерий, растений, животных, попав в благоприятные условия, увеличивают свою численность по экспоненте взрывным образом. Рост численности с разгона переходит значение, соответствующее биологической емкости среды обитания вида и продолжается еще некоторое время. Из-за избыточной численности популяция обедняет и разрушает среду обитания. Наступает экологический кризис, в течение которого численность популяции обрушивается, стремительно снижается до уровня, более низкого, чем деградировавшая емкость среды. Это и есть коллапс. За время коллапса среда постепенно восстанавливается, а вслед за этим возрастает и численность популяции. Она входит в фазу стабилизации, когда ее численность будет колебаться на уровне, задаваемом емкостью среды. Человеческие популяции унаследовали эту биологическую особенность. В наше время человечество находится в экспоненциальной фазе роста.
Народонаселение растёт
Всякий раз, когда емкость среды увеличивалась - осваивалась охота, возникало земледелие, скотоводство или заселялись новые территории - численность людей возрастала. Нам известно три глобальных периода повышения численности. Первый - в конце плейстоцена, порожденный освоением охоты на крупных животных и быстрым расселением охотников далеко за пределы ойкумены собирателей, почти по всему земному шару. Второй - около 10 тыс. лет назад, после открытия земледелия, позволившего людям увеличить свою численность в 20-30 раз. И третий - связанный с начавшейся несколько столетий назад промышленной революцией. Процесс продолжается и в наши дни. Успехи науки и техники позволили увеличить площадь обрабатываемых земель в два-три раза, а урожайность в семь раз. Население земли увеличилось еще в 20 раз.
Десять тысяч лет назад на Земле было 10 млн. людей, к началу нашей эры их стало 200 млн.; к 1650 г., условному началу промышленной революции,- 500 млн. к XIX в.-1 млрд., в начале XX в.2 млрд. Сейчас нас 5 млрд., и мы увеличиваемся на 2 % в год. Чтобы достигнуть первого миллиарда, человечеству понадобилось более миллиона лет. Второй миллиард был достигнут за 100 лет, третий - за 40, четвертый - за 15, пятый - за 10, а шестой и, возможно, седьмой могут быть достигнуты за оставшиеся до начала второго тысячелетия годы. Все это время рост численности строго следовал экспоненте с одними и теми же коэффициентами, т. е. был тем же. Но назвали его "демографическим взрывом" недавно, когда его отрицательные последствия стали очевидны.
Человечество растет на 2 % в год, удваиваясь каждые 35 лет. Производство пищи на Земле растет на 2,3% в год, удваиваясь каждые 30 лет. Численность человечества, как и всякого биологического вида, строго следует за изменением количества пищи, главного показателя биологической емкости среды. А она увеличивается не сама по себе, ее увеличивает человек, распахивая новые земли, выводя новые, более урожайные сорта, внося удобрения, применяя ядохимикаты. С каждым годом обеспечивать рост суммарного урожая становится все труднее. Опережающий рост вложений в производство продуктов питания ясно виден из того, что связанное с ним потребление энергии растет на 5 % в год, с временем удвоения 14 лет; потребление воды возрастает на 7%, удваиваясь каждые 10 лет; производство удобрений тоже на 7% в год, а ядохимикатов - даже на 10%. Эти усилия истощают ресурсы, разрушают среду и все более ее загрязняют. Такой рост обеспечивается тем, что человек интенсивно использует запасы угля, нефти, газа, минерального сырья, накопленные за всю предшествующую историю биосферы. Запасы конечные и невозобновимые.
Поэтому нынешняя почти безграничная мощь человечества конечна во времени. Если спросить биолога, что будет, когда ресурсы кончатся, он ответит однозначно: разрушится среда обитания, упадет производство пищи (глобальный экологический кризис), а вслед за этим сократится численность до уровня, который будет обеспечен возобновимыми ресурсами. Так было бы с любым видом, Но человек изобретателен, и поэтому утверждать, что численность людей сократится до первобытного уровня, мы не можем. С другой стороны, и расти бесконечно она не может.
На сколько человек рассчитана Земля?
Оказывается, на этот несколько странный вопрос экологи могут ответить вполне определенно. Дело в том, что в устройстве биосферы соблюден простой закон, связывающий размеры потребляющих органическую пищу видов с их численностью. Главную роль в потоках вещества и энергии в биосфере играют мелкие организмы, а крупные - лишь незначительную, вспомогательную. Главные потребители в биосфере - микроскопические бактерии, грибы и простейшие. За ними следуют мелкие животные - черви, моллюски, членистоногие. Доля потребления дикими позвоночными животными (земноводные, пресмыкающиеся, птицы, млекопитающие) очень низка - лишь около 1 % продукции биосферы. Человек со своими домашними животными и потреблением леса должен входить в эту группу крупных потребителей, т. е. потреблять менее 1 %, и то при этом другие члены его группы будут обречены на вымирание. Современный же человек потребляет (вместе с домашними животными и изъятием леса) 7 % продукции биосферы, т. е. вышел далеко за пределы того, что в биосфере отведено для крупных потребителей. Он нарушил, возмутил биосферную закономерность.
Но биосфера - саморегулирующаяся система, и она стремится вернуть численность людей к дозволенному уровню. А он в 25 раз ниже современного - 200 млн. на всю планету (за счет постоянного и возобновимого источника энергии могут жить 500 млн. чел.). Вымирание нужных человеку животных и растений, падение продуктивности самых ценных для нас экосистем, отторжение от биосферных круговоротов производимых нами загрязнений - все это может быть понято как действие обратной связи, биосферного механизма, стремящегося ограничить численный рост человечества.
Демографический коллапс
Ожидаемое снижение численности может принять несколько форм. Во-первых, решающим фактором может стать голод, вызванный сокращением пищевых ресурсов. Этот механизм хорошо известен, он и сейчас "работает" в некоторых странах. На планете только 500 млн. чел. имеют полноценную пищу в избытке, а 2 млрд. питаются плохо или голодают. Ежегодно от голода умирают 20 млн. чел. Численность же человечества увеличивается на порядок больше. Если число умирающих от голода возрастет всего на порядок, рост численности остановится, а если еще возрастет, численность начнет сокращаться. При этом люди будут умирать «далеко и нечасто», поэтому мировое сообщество может делать вид, что не замечает этого. Это самый "естественный" вариант коллапса.
Второй вариант небиологический: одна из ядерных стран попытается захватить остатки невозобновимых ресурсов, а другие начнут с ней ядерную войну. Именно к критическому моменту демографического взрыва человечество путем огромных усилий изобрело и накопило атомное оружие в достаточном количестве, чтобы в любое время довести себя до сколь угодно малой численности. Случайное ли это совпадение или безжалостное проявление неких законов эволюции? Пусть гадают философы. Есть надежда, что как ни примитивно мышление политиков, они все же не допустят такого сценария.
Третий вариант сугубо политический: страны сознательно вводят ограничение рождаемости и постепенно снижают численность населения. Но плодовитость человека определяется популяционными биологическими механизмами, и поэтому до сих пор все попытки государственного стимулирования или ограничения рождаемости оказывались безрезультатными. И, наконец, четвертый сценарий коллапса, самый мягкий и потому самый желанный. Биосфера подает нам все более сильные сигналы о том, что мы опасно превысили свою численность. Но эти сигналы адресованы не политикам, ученым или вообще разумным людям. Они адресованы нам всем как биологическому виду и должны, минуя наше сознание, действовать на наши популяционные механизмы. Если человечество в целом и составляющие его популяции остаются нормальным биологическим видом, они должны реагировать на эти сигналы. Иное дело, что форма нашего восприятия и реакция будут внешне мало похожи на реакции других видов, поскольку замаскированы всем комплексом наших особенностей как людей цивилизованных. Но эколог в состоянии дать картину того, как может происходить демографический коллапс.
Биологические методы сокращения численности
Возрастая численно, вид как бы усиливает давление на среду обитания, экосистему и биосферу. В ответ среда обитания, включающая в себя уйму видов, в том числе пищевых объектов, конкурентов и потребителей данного вида, отвечает увеличением встречного давления. Биосфера как сумма всех видов на Земле много сильнее любого из них, поэтому она всегда рано или поздно стабилизирует численность вида или сократит ее до приемлемого для других уровня. Биологи знают много о том, как биосфера "осаживает" чрезмерно размножившийся вид. Они разделяют воздействующие на численность вида факторы на две группы.
В первую объединяются первичные (ультимативные) факторы среды, такие как пища, конкуренты, паразиты, хищники, загрязнения и небиологические, но контролируемые биосферой факторы (газовый состав атмосферы, осадки, климат и т. п.). Действие ультимативных факторов прямое и беспощадное.
Во вторую группу объединяются вторичные (сигнальные) факторы, косвенно указывающие виду на избыточность его численности. Если вид имеет генетические программы слежения за изменением сигнальных факторов, заблаговременно сообщающих о возросшей плотности особей или о снижении биологической емкости среды обитания, он может заблаговременно, до удара ультимативными факторами, стабилизировать свою численность или начать ее сокращать. В то время как контроль первичными факторами неизбежен для любого вида, предупреждающим сигналом вторичных факторов могут воспользоваться только те виды, у которых естественный отбор выработал специальные механизмы реагирования на них. Эти механизмы проявляются на популяционном уровне, на индивидуальном они не действуют.
Ультиматум первичных факторов. Всякий вид приспособлен к своей пище. Если потребление ее увеличивается, то ее запасы в природе не успевают возобновляться, и количество пищи сокращается. Если какой-то вид растения потребляет слишком много питательных веществ, почва истощается. Если данный вид животных чрезмерно поглощает свои излюбленные виды растений или животных, их численность снижается. Из-за недостатка пищи увеличивается смертность, снижается плодовитость, и численность падает. Популяции людей с незапамятных времен подвергались такому воздействию. Первобытные охотники на крупных животных очень быстро истощали охотничьи угодья. И сейчас постоянно выходят из использования, опустыниваются, заселяются или сдуваются ветром пашни, выбиваются пастбища.
С исчезновением лучших объектов питания вид переключается на иные. Но к ним он менее приспособлен физиологически. Поэтому качество пищи ухудшается. Не лучший, но всем видный пример: еще недавно чайки питались рыбой, а теперь кормятся отбросами. Исходная, естественная пища человека как вида-собирателя была весьма разнообразной: съедобные корневища, плоды, орехи, насекомые, моллюски, мелкие позвоночные животные, изредка более крупные. Поэтому в пределах полноценного по содержанию белков и витаминов питания человек может сильно менять свой рацион: у эскимосов пища в основном животного происхождения, а у некоторых племен в Индии - в основном растительного. Но если рацион обедняется витаминами или протеином, как у голодающих народов, если в хлеб начинают подмешивать траву и кору, здоровье людей подрывается, причем в первую очередь детей.
Нехватка полноценной пищи и переход к питанию неполноценной нарушают энергетический балланс. С пищей поступает меньше энергии, чем нужно организму для того, чтобы ее добыть и усвоить. В результате активность поиска пищи снижается. Этот эффект очень силен в недоедающих популяциях человека. Специалисты ЮНЕСКО пришли к выводу, что охватывающие недоедающие популяции безынициативность, апатия, подавленность настолько усиливают распространение голода и так затрудняют борьбу с ним, что оказываются губительнее самого голода.
Избыточная плотность популяции любого вида ухудшает его среду обитания. Не успевая восстанавливаться, среда становится все менее пригодной не только для данного вида, но и для всех полезных ему соседей. Ухудшают свою среду обитания и бактерии, и растения, и животные. После "цветения" сине-зеленых водорослей (цианобактерий) в отравленном ими же водоеме не могут жить и они сами. После вспышки численности шелкопрядов леса в Сибири стоят буквально голые. Загрязнение - одна из форм ухудшения среды. В сбалансированной природной среде все результаты жизнедеятельности одного вида устраняются другими. Кучи навоза растаскивают насекомые, а окончательно перерабатывают бактерии и грибы. Если баланс нарушен, загрязнения накапливаются. Залежи каменного угля - это огромные скопления погибших деревьев, стволы которых не успели переработаться в ту эпоху. В наше время по той же причине образуются торфяники.
Человек всегда загрязнял среду обитания, но пока людей было мало, природа успевала перерабатывать или погребать загрязнения. Например, вода в реке очищалась через три километра ниже деревни. Современный человек увеличил объем привычных для природы загрязнений настолько, что она не успевает их перерабатывать. Мало того, он стал производить такие загрязнители, для переработки которых в природе пока нет видов, а для некоторых загрязнений, к примеру, радиоактивных, они никогда и не появятся. Поэтому "отказ" биосферы перерабатывать плоды человеческой деятельности неизбежно будет действовать как все более нарастающий ультимативный фактор в отношении человека.
Загрязнение среды ранее редкими или новыми веществами - не новость для биосферы. Трудно даже представить себе, какая экологическая катастрофа сопровождала появление фотосинтеза с выделением в качестве загрязнителя кислорода. Он был губителен почти для всех обитавших в те времена на Земле видов. Биосферное решение было найдено в распространении дышащих кислородом видов. Но чтобы они возникли и размножились, потребовалось геологическое по масштабам время. У человечества такого времени нет.
Чтобы уйти от ограничивающих факторов, часть популяций вида расширяет ареал, заселяя незанятые и неблагоприятные области. Существование в таких условиях неустойчивое, выживание низкое, и поэтому популяция поддерживается благодаря постоянной подпитке из основного ареала, причем главным образом молодыми особями. Очень интенсивная экспансия ведет к неблагополучному возрастному составу в основной части ареала и высокой смертности в периферийных частях. Так, в наше время белые аисты в Европе сильно продвинулись на восток (где условия существования для них ненадежны), и численность их в Западной и Центральной Европе - традиционных, но перенаселенных частях ареала - сократилась.
Человек всегда прибегал к сходной тактике, иногда успешно (при освоении викингами Исландии, например), но чаще трагически (как при освоении Гренландии теми же викингами). Современный человек может перевозить продукты питания на огромные расстояния, поэтому создает на неблагоприятных для сельского хозяйства территориях (например, на севере) большие по численности поселения людей, не обеспеченных собственным производством пищи. И если вдруг из-за какого-либо кризиса подпитка их из основного ареала прекратится, они обречены.
Высокая численность вида-прокормителя создает благоприятные условия для размножения питающихся им хищников, паразитов и возбудителей болезней. Есть виды, для которых хищники - главный регулятор численности: если жертв много, хищники хорошо питаются, быстро размножаются и пожирают все большую часть жертв, но, истребив их, коллапсируют сами, при низком уровне численности хищников жертвы вновь размножаются, вслед за чем повышается численность жертв - и цикл повторяется вновь. Человеку этот фактор не страшен уже много тысяч лет, иное дело эпидемии. У многих видов, например у кроликов, в достигшей высокой численности популяции возникает и распространяется эпизоотия (массовое заражение), сокращающая популяцию в десятки и даже тысячи раз. Для них эпизоотия - нормальный регулятор численности. Человеческие популяции многократно подвергались сильному воздействию эпидемий. Всем известный пример - эпидемия чумы, сократившая в XIV в. население Европы за два года вдвое. В наше время эпидемиям "старых" болезней успешно противостоит медицина, поэтому, несмотря на небывало высокую численность людей, не проявляется вся сокрушительная сила эпидемий. Но свято место пусто не бывает. Экологи уже давно предсказывали, что рано или поздно должен появиться новый для человека вид возбудителя болезни, к которому медицина будет не готова, и он может вызвать мощную пандемию. Такой возбудитель теперь появился в образе вируса СПИДа. Он обладает всем необходимым набором качеств, позволяющих сократить численность людей во много раз.
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8
