Дмитрий Калюжный - Понять Россию умом
Но на наш взгляд, есть одна главная проблема, а все остальные просто ее следствия. Эта проблема – соотношение между ростом населения Земли и ее ресурсами. Их не только не хватает, они еще и распределены очень неоднородно. Это то, что называется проблемой бедного Юга и богатого Севера.
Сначала поговорим подробнее о демографической проблеме.
Законы роста
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.
Под емкостью среды понимается такое состояние, когда учитывается не только, сколько особей может прокормить среда сейчас, а и то, сможет ли после этого она воспроизвести то же количество продукта. Оно отличается от такого понятия, как ресурс, под которым понимают, сколько вообще может среда прокормить особей, не считаясь с тем, а может ли она после этого восстановится, или вообще исчезнет. Поэтому численность может превысить емкость среды, но не превысит максимального ресурса. Но если емкость среды будет превышена, то это скажется на уровне ресурса среды. Он уменьшается. Превышение численности популяции над емкостью среды называется кризисом.
Из-за своей 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 называется коллапсом. После его наступления среда постепенно восстанавливается, а вслед за этим обычно опять начинается взрывной рост популяции.
После ряда переколебаний (прохождения фаз кризиса и коллапса с уменьшающейся амплитудой) наступает фаза стабилизации – приведение численности популяции и емкости среды в соответствие между собой.
Человеческие популяции унаследовали эту биологическую особенность. Но есть и принципиальные отличия. Другие живые организмы имеют, в общем-то, фиксированный уровень потребностей. А вот человек как раз всей своей предыдущей историей показал, что он увеличивает потребности на свое содержание. А это значит, что не обязательно увеличивать количество людей на данной территории, чтобы достичь кризиса. Достаточно при той же численности увеличить потребление.
Вот простой пример. Некое кочевое племя находится в фазе стабилизации. При контакте с оседлой цивилизацией им предложен ряд очень полезных предметов. Например, железное оружие, посуда, ткани, украшения, зерно. А мы помним: для того, чтобы что-то купить, надо что-то продать. А что? Конечно, скот. Но у них его как раз столько, сколько надо для себя. Значит, если хотите покупать, разводите больше скота. А его количество было в фазе стабилизации со средой. Увеличили стадо, скот перешел в фазу кризиса и потом коллапса. Скота не стало, а люди-то живут с него. Значит, хочешь жить хорошо, либо уменьшай свою численность, либо расширяй территорию.
Считается, что десять тысяч лет назад на Земле жило 10 млн. человек. К началу нашей эры их стало 200 млн., к 1650 году, условному началу промышленной революции, 500 млн., к XIX веку – 1 млрд., в начале XX века – 2 млрд. И есть такие рассуждения, что если увеличить количество сельхозугодий в три раза, а урожайность в семь раз, то мы можем не бояться численности и в 20 млрд.! Так вот, это – заблуждение. Мы уже сегодня находимся в фазе кризиса, а не замечаем этого из-за того, что происходит большая дифференциация в уровнях жизни у различных жителей Земли, и активно используются невосполнимые ресурсы: нефть, уголь, газ и т. д.
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, это микроскопические бактерии, грибы и простейшие. За ними следуют мелкие животные: черви, моллюски, членистоногие. Доля потребления всех позвоночных животных, а это и земноводные, и пресмыкающиеся, и птицы, и млекопитающие – всего около 1% продукции биосферы. Человек относится к млекопитающим, поэтому его потребление не должно выходить из этого 1%, и надо ведь что-то оставить другим членам этой группы. Но сегодня человек потребляет (вместе с домашними животными и изъятием леса) 7% продукции биосферы, то есть вышел далеко за пределы того, что в биосфере отведено для крупных потребителей.
Однако биосфера – саморегулирующаяся система, и она стремится вернуть численность людей к дозволенному уровню. А этот уровень в 25 раз ниже современного! За счет использования не возобновляемых источников энергии численность людей может держаться не более, чем на уровне 500 млн. человек.
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.
Логистическое уравнение.
Еще в 1845 году П. Ф. Ферхюльст вывел уравнение, описывающее поведение численности популяции, находящейся на острове, – то есть в изолированной системе при достаточно большом периоде наблюдения. Уравнение получилось нелинейным, так как в нем была учтена ограниченность ресурсов. Провести полный анализ уравнения было тогда затруднительно, а сегодня с полным анализом этого уравнения можно познакомится в книге проф. В. Н. Жигулева «Динамика неустойчивости».
Оказалось, что характер устойчивого состояния такой системы зависит от темпа потребления, который для животных определяется их численностью и способностью к выращиванию жизнеспособного потомства. А для человека помимо этого еще и от уровня потребностей отдельного индивида, и от изменения этого уровня. Разница заключается в том, что для животных уравнение составляется для численности популяции как основной переменной уравнения, а для человеческого сообщества эта переменная должна учитывать еще и уровень потребления отдельного индивида в зависимости от степени развития общества. Понятно, что волк и 100000 лет назад, и сегодня сжирал (тратил природных ресурсов) одинаково. Человек же неизменно увеличивает свои потребности и может менять емкость среды как в ту (улучшение), так и в другую (ухудшение) сторону. Собирателю-охотнику для прокорма семьи надо собирать ресурсы с 3 – 5 кв км территории. А земледельцу, например, в Китае, достаточно 1 сотки, то есть на 5 кв км может жить более 10000 семей. Но 10000 семей и отходов наделают значительно больше, и ущерб от них растет экспоненциально.
Во всех случаях, если уровень потребления от поколения к поколению падает, то устойчивое состояние – это состояние с нулевым потреблением. Иначе говоря, когда никого нет. Это понятно: самое устойчивое состояние именно в могиле.
Если же уровень потребления от поколения к поколению растет, но не в больших пределах, то могут сложиться два варианта стационарных состояний. Первое, неустойчивое, с нулевым потреблением, и второе – устойчивое, которое даже при бесконечном времени не достигает значения предельного ресурса, а максимум, чего может достичь, это две трети от уровня возможного ресурса.
При дальнейшем увеличении потребления два предыдущих решения становятся неустойчивыми решениями, а система приобретает циклическое поведение. Это значит, что устойчиво не какое-то конкретное значение потребления, а в разные моменты времени разные, из некоторого диапазона значений. И, наконец, есть предельные значения потребления, при достижении которых система становится непредсказуемой и переходит к хаосу.
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. Ведь возрастая численно, каждый вид усиливает свое давление на среду обитания, экосистему и биосферу. В ответ среда обитания увеличивает встречное давление. Поэтому «нарушитель конвенции» обязательно будет возвращен в разумные рамки, вплоть до нулевого уровня, – особенно такой упорный, как человек.
Прогнозирование судьбы людей с помощью логистического уравнения имеет особое значение сегодня, когда возникшие трудности у одной части населения уже не могут быть с легкостью решены за счет перехода либо на пустые земли, либо на земли соседей. В исторической ретроспективе те народы, которые выходили на нулевой уровень, оставили мало следов о себе, поэтому их опыт трудно обсуждать. Для тех, кто был «более разумным», обычно прирост шел в рамках малых приростов потребляемых ресурсов, и в этой области работает наша схема взрыва, кризиса, коллапса и стабилизации.
