Унікальні екологічні особливості людини

Щоб визначити унікальні особливості нашого виду, слід порівняти популяції людей і популяції будь-яких інших видів тварин екологічно — тобто з точки зору обміну речовиною, енергією та інформацією.

8.2.1. Глобальність

(обмін ресурсами між популяціями)

Всі тварини мешкають у складі популяцій — сукупнос­тей особин, що населяють певні місця й експлуатують їх ресурси. Це відноситься і до видів-космополітів, тобто видів, що трапляються майже по всій планеті. Людина — не прос­то вид-космополіт, а єдиний глобальний вид. Людство — не просто сукупність особин виду Homo sapiens (Linnaeus, 1758), а сутність із властивостями, відсутніми у її частин. Спробуйте уявити собі аналогічне поняття, що відноситься до будь- якого іншого виду!

Різниця між видом-космополітом і глобальним видом по­лягає не в широті розповсюдження, а в характері взаємодії між популяціями. Наприклад, сірий щур (пацюк) є космо­політом і мешкає майже всюди, де є людина (а крім того, ще в деяких інших місцях). Але кожна популяція щурів існує лише за рахунок ресурсів свого конкретного ареалу. Спо­рожніє комора — зникне популяція щурів, що живе в ній. Частина особин загине, частина мігрує в інші місця. Але ні­коли дві популяції щурів не будуть обмінюватися ресурсами. Вони можуть обмінюватися особинами, на розвиток яких були витрачені ресурси, але ніколи одна популяція щурів не буде передавати іншій невикористані ресурси.

Популяції людини функціонують зовсім інакше. По­рахуйте кількість країн, в яких зроблені предмети щоден­ного вжитку? Обмін ресурсами між популяціями — типова особливість нашого виду. Ми знаємо різні форми такого обміну — від торгівлі до війни і навіть гуманітарної допо­моги. Нині не n популяцій людини експлуатує ресурси n місць проживання, а єдине людство експлуатує біосферу в цілому.

Здатність передавати ресурси між популяціями — дуже давня особливість людини, що була притаманною навіть іншим представникам нашого роду (а не лише виду).

8.2.2. Використання викопної первинної продукції

Засвоївши обмін ресурсів, людські популяції частково по­долали просторові обмеження, що стримували їх діяльність. Але ще дивнішим є те, що людство певною мірою подолало й деякі обмеження у часі.

Чи може популяція гетеротрофних організмів (тобто та­ких, що потребують отримання органічних речовин з їжею) споживати за рік більше енергії, ніж її накопичують авто­трофні організми (ті, що можуть синтезувати органічні ре­човини з неорганічних) у їхньому місці перебування? Звісно, ні. Максимальна «стеля» потоку енергії, трансформованої усіма іншими тваринами, визначається поточною первинною продукцією (органічною речовиною, яку утворили автотрофні організми, тобто кількістю «зв’язаної» сонячної енергії). Але популяції людини можуть подолати цю межу. По-перше, це пов’язано з перерозподілом ресурсів між популяціями. А по­друге, людство в цілому перевершило таке обмеження! Це стало можливим завдяки використанню горючих копалин (первинної продукції минулих геологічних епох, що збері­гається у вигляді вугілля, нафти, газу тощо).

Екологічний баланс (співвідношення між фотосинтезом та диханням в екосистемах та біосфері в цілому) не є врів­новаженим: фотосинтез систематично переважає. Наслідком цього є накопичення органічної речовини на земній поверхні та кисню в атмосфері нашої планети. Кисень, що вивільнив­ся в ході фотосинтезу, окислив у геологічній історії нашої планети всі відновники в атмосфері та на земній поверхні. Частина цього кисню розсіялася у космічному просторі. Ор­ганічну речовину, що відповідає кисню, який вивільнювався протягом земної історії, накопичено у земній корі, в осадо­вих породах.

Людство використовує не лише сучасну первинну про­дукцію, а й викопну, у вигляді горючих копалин. Усі запаси викопної первинної продукції використати неможливо, ос­кільки в атмосфері недостатньо кисню, щоб їх спалити.

8.2.3. Використання атомної енергії

Розглянемо інші джерела, з яких походить енергія, що використовує людство. Перш за все ми отримуємо енергію з нашої їжі. Ми — тварини, тобто гетеротрофні організми, що живляться іншими організмами або їх частками, отри­муючи їжу шматками (а не у вигляді розчинів, як це роблять гриби). Ми живимось іншими гетеротрофами та автотрофа­ми; якщо ми вживаємо у їжу гетеротрофів, ми отримуємо з ними ту енергію, яку вони отримали з автотрофів.

Найчисленніша група автотрофів — це організми, здатні до фотосинтезу. Вони синтезують органічні речовини з не­органічних із застосуванням енергії сонячного світла. А яку енергію несе світло? Енергію термоядерних реакцій Сонця.

Коли утворювався Всесвіт, утворилися і ядра хімічних елементів. Найпоширеніший елемент — Гідроген. Гравітація збирає розсіяну у Всесвіті речовину в зірки. Коли ядра Гідро­гену стискаються з допомогою тяжіння до певної межі, вони перебудовуються. З двох ядер Гідрогену виникає одне ядро Гелію, і при цьому вивільняється значна кількість енергії. Ця енергія нагріває речовину зірок і надалі не дає ядрам набли­жатися одне до одного. Зірка — це термоядерний реактор, що балансує між стисканням, яке викликає гравітація, та роз­ширенням, яке викликає вивільнення енергії в термоядерних реакціях. Поверхня зірок гаряча (хоча й набагато холодніша, ніж їхні надра), і віддає енергію у вигляді електромагнітного випромінення — світла.

Таким чином, головне джерело енергії, яку ми використо­вуємо, — це термоядерні реакції, що перетворені фотосинте­зом. Це стосується як первинної продукції сучасних рослин, так і продукції автотрофів інших епох, яку ми споживаємо у вигляді горючих копалин.

А яка за походженням енергія річок (яку отримують гідроелектростанції) та енергія вітру (яку отримують вітрові електростанції)? Це також енергія сонячного світла, але пере­творена атмосферою та гідросферою.

Якщо ріки безперервно переміщують речовини з конти­нентів до океану, чому ж континенти ще не «розтанули»? Надра Землі є активними; внаслідок рухів напіврідкої мантії поверхнею нашої планети переміщуються тектонічні плити, вивергаються вулкани. Ці процеси забезпечують підйом ре­човин вище за рівень океанів. Яка енергія його викликає? Це та енергія, що забезпечила розігрів земних надр.

Земля утворювалася із залишків колишніх зіркових сис­тем. Річ у тому, що коли термоядерне паливо у зірці закін­чується, гравітаційні сили забезпечують її стискання. В цей час можуть починатися реакції між іншими елементами — наприклад, два ядра Гелію утворюють одне ядро Карбону. Іноді зірка переходить до іншого режиму функціонування, а іноді (це залежить від її маси та складу) — вибухає, пере­творюючись на наднову. Речовина наднової зірки розлітаєть­ся у космічному просторі; внаслідок бомбардування ядрами з високою енергією інших речовин можуть утворюватися яд­ра важких елементів.

Наша планета утворилася з космічного «мотлоху», який зібрала докупи гравітація. Після цього важкі елементи опус­тилися до центру планети, а легкі — випливли на її поверх­ні. Під час цієї гравітаційної диференціації земної речовини вивільнилася значна кількість енергії. Земля ще не встигла втратити цю енергію і тому лишається гарячою та активною.

Ще один процес, який відіграє роль у розігріві Землі, — це радіоактивний розпад важких елементів. Згадайте: ядра елементів, що легші за ферум, можуть зливатися при вивіль­ненні енергії під час термоядерних реакцій; ядра елементів, що важчі за нього, розпадаються при вивільненні енергії під час ядерних реакцій.

Таким чином, земне середовище у стані, необхідному для існування складних організмів, підтримує енергія попередніх поколінь зірок. Це завдяки їй наша планета має складний елементний склад; це завдяки їй речовини, що осіли на дні океанів, з часом можуть піднятися на вершини гір і стати доступними для вивільнення. Можна вважати, що усі земні організми залежать від цієї материнської енергії нашої пла­нети. Але людина використовує її незвичним способом.

Ця незвичність стосується не роботи нечисленних поки що геотермальних електростанцій і навіть не використан­ня енергії припливів (що розсіюють материнську енергію системи Земля—Місяць). Лише наш вид, хоча й нещодавно (з XX століття), використовує ядерну енергію, яку вивіль­нює з важких елементів (як уран). Це є дуже незвичним для біосфери і є унікальною екологічною особливістю сучасного людства.

8.2.4. Залежність від вичерпних невідновних ресурсів

Ми встановили, що використання горючих копалин та ядерної енергії — унікальні екологічні особливості людства. Але треба звернути увагу на ще одну рису нашого виду.

Усі інші види гетеротрофів існують за рахунок продук­ції автотрофів. Якщо продуктивність автотрофів лишається постійною, популяції гетеротрофів можуть експлуатувати їх потенційно безмежно. А для сучасного людства головними джерелами енергії є енергія горючих копалин та ядерного палива. Ці ресурси є вичерпними та невідновними. Рано чи пізно нам доведеться змінити спосіб життя й навчитися об­ходитися без них.

У 1956 році американський геофізик Кінґ Хабберт описав динаміку нафтовидобутку. Колись нафту використовували зовсім мало. Потім вона стала «кров’ю» економіки, і її ви­добуток став зростати. Розвідувалися нові запаси, розширю­вався видобуток у відомих родовищах. Але з часом запаси починають скорочуватися. Підвищення цін на нафту викли­кає розробку все більш складних родовищ, але рано чи пізно нафтовидобуток зійде нанівець.

Раз якийсь процес зростає на початку своєї історії і зни­жується наприкінці, значить, десь посередині у нього є мак­симум.

Нафта закінчиться не так, як вода в крані, який відклю­чили від водопостачання. Її видобуток буде все дорожчим і дорожчим, нових розвіданих запасів — усе менше й менше. Більш швидке зростання ціни видобутку, ніж ефективності використання, призведе до того, що видобуток зупиниться. І найкраще цю ціну вираховувати в одиницях енергії. Коли на одну калорію, добуту з нафти, треба буде витрачати одну калорію, яку, зрештою, теж отримують з нафти, людству до­ведеться злізти з нафтової голки.

Таким чином, надзвичайною особливістю людства є те, що наш сучасний спосіб життя є тимчасовим. Усе веде до того, що головні джерела нашої енергії зміняться.

8.2.5. Створення техносфери як головного споживача ресурсів

Ми зазначили, що головним джерелом ресурсів сучасного людства є викопне паливо. Енергоємність життя сучасного українця (а тим більше сучасного жителя США) є дуже ви­сокою. Але ж ми не їмо нафту та вугілля!

По-перше, як буде зазначено у наступному пункті, пев- ною мірою ми їх їмо. Але, по-друге, ними живляться створені нами пристрої.

Порівняйте коня та автомобіль. І першого, і другого мож­на застосовувати для переміщення людей та вантажів. І те, й інше потребує для цього джерела енергії. Коня годують вівсом; органічні речовини, що містяться у кормі, окислю­ються киснем з вивільненням енергії. Частина цієї енергії витрачається на переміщення коня та вантажу.

Автомобіль живиться бензином і також окислює речови­ни, що в ньому містяться. Частина цієї енергії втрачається на переміщення автомобіля та вантажу. Кінь є результатом біо­логічної еволюції. Автомобіль — наслідок еволюції техніки. І кінь, і автомобіль з часом старіють і починають гірше ви­конувати свої функції. Між конем та автомобілем є й суттєві відмінності. Кінь потребує їжі, й коли перебуває у спокої; автомобіль, що не функціонує, не витрачає пального. Кінь «ремонтує» (підтримує у функціональному стані) себе сам, автомобіль потребує спеціального нагляду. Кінь розвився в онтогенезі, що почався у тілі його матері; ці процеси також використовували енергію корму. Автомобіль був зібраний у технологічному процесі з окремих частин. А кінь, на від­міну від автомобіля, — живий!

Людство створило особливий світ технічних пристроїв — техносферу. Головні витрати енергії людства пов’язані з за­безпеченням потреб техніки. Технічні пристрої, як і живі організми, потребують ресурсів і виділяють відходи. Вони змінюють середовище свого функціонування і навіть пев­ним чином еволюціонують та розмножуються. Але, звичайно, вони є неживими. Техносферу можна вважати третім світом природи після неживого та живого світу.

Чим відрізняються технічні пристрої від знарядь, які можуть використати й інші тварини, окрім людини? Для їх функціонування необхідно, щоб через них текла енергія. Сокира або пилка є чимось подібним до гілочки, якою в’юрок дістає комах з-під кори (хоча вони є набагато склад­нішими та технологічнішими знаряддями). Ці знаряддя зрушує енергія м’язів; вони зроблені для певного вико­ристання. На відміну від них бензопила або електропила працюють принципово інакше. Через них проходить потік енергії з іншого джерела.

Коли почалося використання людиною процесів, що самі перетворюють енергію? Вірогідно, першим кроком у цьому напрямі стало оволодіння вогнем. Ця здатність є набага­то старшою за наш вид. Перші представники нашого виду з’явилися близько 200 тисяч років тому, а багаття пред­ставники нашого роду почали використовувати раніше, ніж мільйон років тому.

Одним з важливих наслідків створення техносфери є те, що людина викидає у середовище речовини, які раніше в ньому не існували, — ксенобіотики. В екосистемах відходи одних організмів є ресурсами інших. Ксенобіотики раніше не надходили в біосферу, і тому в ній відсутні їх споживачі.

8.2.6. Штучні біогеоценози — агросистеми, що субсидуються енергією з невідновних джерел

Одна з найхарактерніших особливостей людини — ство­рення сільськогосподарських екосистем, агросистем. Це змі­нені природні екосистеми, які призначені для вирощування певних рослин чи тварин, отримання первинної або вторин­ної продукції. Чи є унікальною така здатність людини?

Як ми вже говорили, мурахи здатні вирощувати грибні сади та розводити попелиць. Діяльність бобрів змінює цілі екосистеми, перетворюючи ділянки лісу на ставки. Але люд­ські агросистеми усе ж таки є чимось унікальним. Перелічи­мо кілька їх особливостей.

Перш за все агросистеми — це субсидовані енергією еко­системи. Згадайте, які процеси відбуваються на сучасному полі? Його орють трактори, що використовують паливо, отримане з горючих копалин. Його удобрюють добривами, виробленими завдяки енергії горючих копалин або, напри­клад, атомної енергії. Різноманітна техніка проводить агро­культурні дії під час усього розвитку рослинності, і усі ці дії потребують енергії. Наприклад, коли поле поливають, енергія потрібна для того, щоб доставити воду та рівномірно розподілити її полем. Енергія зі сторонніх джерел є необхід­ною, щоб зібрати врожай, щоб його обробити та зберегти, щоб готувати та зберігати їжу і т. ін.

Вище ми сказали, що людина, як гетеротрофний ор­ганізм, отримує з їжею первинну продукцію, в якій містить­ся перетворена енергія сонячного світла. Але певною мірою можна вважати, що ми з їжею отримуємо також і енергію горючих копалин. Річ у тім, що, наприклад, рослина пше­ниці на полі отримує не лише енергію сонячного світла, а й енергію горючих копалин. В інтенсивному сільському господарстві кількість енергії зі сторонніх джерел, яку отри­мують рослини, у кілька разів перевищує кількість енергії, отриманої від світла.

Архаїчне сільське господарство субсидувалося лише енер­гією м’язів людей, що обробляли поля, та енергією м’язів тварин (волів, на яких орали землю, та коней, на яких пе­ревозили сільськогосподарські вантажі). На таких полях збирають значно менші врожаї, ніж на сучасних полях, що субсидуються енергією горючих копалин, і саме цим пояс­нюється перехід сільського господарства на залежність від палива. А викопне паливо є вичерпним та невідновлюваним ресурсом.

Останніми роками поширилася реклама так званого «ор­ганічного» землеробства, при якому унеможливлюється ви­користання штучних добрив, отрутохімікатів та генетично модифікованих організмів. Прихильники таких технологій стверджують, що вони є особливо «екологічними». Ці міфи слід розглянути більш детально.

Особливістю будь-якої агросистеми є те, що з неї заби­рається частина продукції — органічних речовин, які будуть використані в іншому місці. З цією продукцією з агросистем забираються біогени — елементи, що входять до складу біо­маси. Частина цих біогенів (C, H, O) отримується з повітря та води. Інші біогени (P, K, Fe тощо) отримуються з ґрунту, потрапляють у врожай і з ним вивозяться до місць спожи­вання врожаю. Врешті-решт вони потрапляють до міських відходів, де перемішуються з елементами та речовинами, які є вкрай небажаними в агросистемах.

Нестачу біогенів необхідно компенсувати. Це можна роби­ти з допомогою використання органічних добрив — залишків рослинної біомаси та відходів тваринництва. Біогени в цих добривах отримані з інших екосистем, де в свою чергу їх не вистачає. Цю нестачу доведеться компенсувати з допомогою штучних добрив. Таким чином, на певному «органічному» полі можна обійтися без «хімічних» (штучних) добрив, але це можливо лише завдяки збільшенню експлуатації інших ділянок землі. У тій частині, що стосується добрив, «органіч­не» землеробство є засобом отримання «чистих» продуктів для багатіїв, а це не вирішує сучасні проблеми сільського господарства.

Не менш складною є проблема отрутохімікатів. Якщо сьогодні ми відмовимося від цих речовин, наступного року почнеться голод. Але, без сумнівів, ми використовуємо знач­но більше отрутохімікатів, ніж це дійсно потрібно. Раціональ­ні агротехнології здатні скоротити потребу в цих речовинах у кілька разів. Ці технології, у більшості випадків не потре­бують зростання енергетичних субсидій, а у деяких випадках сприяють їх скороченню.

Багато суперечок останніми роками точиться навколо генетично модифікованих організмів (ГМО). Без сумніву, значна частина пропаганди, спрямованої проти ГМО, за­снована на дезінформації. Втім, деякі небезпеки, пов’язані з ГМО, заслуговують уваги. Для аналізу цих небезпек та розробки методів сертифікації ГМО слід розглядати кожну категорію ГМО окремо. Наприклад, застосування ГМО- рослин, що є стійкими до пестицидів (отрутохімікатів, що спрямовані на бур’яни), призводить до значного збіль­шення забруднення середовища та врожаю. На відміну від цього випадку застосування ГМО-рослин, що є стійкими до шкідників і не потребують отрутохімікатів, сприяє ско­роченню забруднення.

Започаткований список можна продовжувати, однак він не може вичерпати специфічні характеристики людини. Ще кілька тисяч років тому перераховані особливості не були ха­рактерні для нашого виду, але він уже стояв осторонь інших тварин. За рахунок чого ж?

8.3.