СОХРАНЕНИЕ БИОРАЗНООБРАЗИЯ. ПОЛЬЗА ИЛИ ВРЕД?

В одной из книг Александра Никонова, которых оный писатель и журналист опубликовал больше двадцати, есть интересная мысль, которую можно переформулировать следующим образом: жизнь и эволюция живых существ на нашей планете - не есть эволюция живой материи как таковой, а всего лишь разные формы или воплощения информации, в то время как с самой материей ровным счетом ничего не происходит. Она как была, так и остается такой же, какой была в любой момент времени в прошлом, настоящем и такой же будет и в будущем. Вывод, который из этого следует, интересен и, парадоксально, тривиален, и состоит в том, что в живом мире все связано со всем.

В этом посте я попытаюсь показать, что попытка сохранить биоразнообразие в его нынешнем виде может нанести скорее вред. При этом, единственныс ключом к восстановлению природного баланса сил может быть сокращение обитаемых человеком зон на поверхности планеты.

Сообщество всех живых существ формирует биосферу. К этому числу следует также отнести неклеточные формы жизни, такие как вирусы и вироиды, существование которых на 100% зависит от существования клеточных форм жизни (человек, животные, растения, бактерии, археи). Взаимосвязи между ними обозначаются пищевыми цепочками, иначе говоря трофическими связями. Первичное звено представлено фотосинтезирующими или хемосинтезирующими организмами, теми, которые способны усваивать энергию солнечного света или реакций окисления неорганики и запасать ее в виде органических соединений, таких, например, как глюкоза (или ее полимеры, вроде крахмала). Кроме того, ряд организмов (в основном хемосинтезирующие археи; старое название - архебактерии) способны извлекать энергию из окисления неорганических соединений, например, сероводорода, аммиака или даже железа, вследствие чего они не нуждаются в энергии солнечного света. Эта запасенная энергия света или химических реакций является главным и единственным источником энергии, которая питает и поддерживает жизнь всех живых существ на нашей планете, т.е. жизнь всей биосферы. Это все автотрофы или продуценты (от produce - производить).

Энергия, запасенная в виде органических соединений в растениях или простейших автотрофах (т.е. многие виды бактерий и архей - см. выше) постепенно проходит через пищевые (трофические) цепочки, которые заканчиваются высшими хищниками, например, тиграми или волками. Все эти организмы, включая тигров, являются консументами (от consume - поглощать) вследствие того, что они не производят и не запасают энергию, но могут ее тратить. Поэтому главные строительные блоки биологической жизни на нашей планете, т.е. углерод, кислород, водород и азот на протяжении существования биосферы проходят постоянные циклы кругового обращения. Начиная с "простейших" соединений, вроде углекислого газа (СО2), воды (Н2О), молекулярного кислорода (О2) и азота (N2) и используя источник энергии в виде солнечного света, фото- и хемо-синтезирующие растения, бактерии и археи на своих внутриклеточных фабриках создают первичные органические соединения (глюкоза и другие), из которых строится все остальное, включая ДНК и РНК.

По мере продвижения по трофическим связям количество исходно запасенной энергии снижается и со смертью высшего хищника все эти элементы возвращаются в среду, где они вступают в новый цикл через фиксацию в растениях. Кроме этого, и даже в большей степени, эти главные элементы (строительные блоки: углерод, азот, кислород, водород) возвращаются в среду обитания (в экосистему) в процессе жизнедеятельности или смерти всех промежуточных звеньев пищевой цепочки, а энергия теряется в виде тепла (до 80-90% от первоначальной!). Кроме того, важнейшую роль в возврате элементарных "строительных блоков" в экосистему играют редуценты, иначе говоря трупоеды, типичным представителем которых являются грибы.

Сколько вообще существует видов живых существ на Земле и, важный вопрос, все ли эти виды "нужны" для поддержания биосферы в здоровом виде? Сейчас насчитывается около 9 миллионов видов животных и меньше полумиллиона видов сосудистых растений. Это примерно от 1 до 5% от всех видов, существовавших и существующих на Земле за весь период 4,6 миллиарда лет, прошедших с момента ее формирования. По геологической летописи биосфера планеты пережила 5 больших вымираний и около 20 мелких. Сейчас идет очередное массовое вымирание, которое обозначают как шестое. На сайте colossal.com приводятся такие цифры: в среднем в год около 30000 видов исчезают с лица планеты, причем максимальная оценка достигает 55000 видов в год. Природоохранная организация The World Animal Foundation предсказывает, что половина существующих видов животных и растений может полностью исчезнуть к 2050 году. По заявлениям ООН до миллиона видов животных и растений находится на грани вымирания или эта угроза существенна. С 1990 года численность аборигенных видов большинства земных мест обитания упала в среднем на 20%. Угроза вымирания нависает над 40% амфибий (земноводных), 33% кораллов, формирующих рифы и более чем 1/3 всех морских млекопитающих.

Интересен следующий вопрос: каков минимальный размер биосферы, т.е. численность видов, при котором она будет самоподдерживаться? Возможна ли ситуация, при которой на планете остался бы только один вид продуцентов (например, какие-нибудь фотосинтезирующие водоросли из отдела Chlorophyta, например, хлорелла) и два-три вида консументов (например, морские ежи, которые едят водоросли и каланы (морские выдры), которые едят морских ежей, тем самым ограничивая размер их популяции)? Насколько устойчива была бы такая минимальная биосфера, если закрыть глаза на фактическую невозможность эволюции в такой системе? Понятно, что эти три вида (водоросли, морские ежи и каланы) обитали бы только в пермиссивных для них зонах, в условиях определенных температур и солености воды (если речь илет о водных животных), но не в засушливых районах или в районах с низкими температурами. Это не создает противоречия, так как биологическая жизнь и сейчас концентрируется в районах с пермиссивными условиями, тогда как в засушливых районах и там, где средние температуры ниже нуля по Цельсию, видовое разнообразие жизни минимально. Итак, теоретически мы имеем минимальную биосферу, состоящую из трех видов (один вид - растения и два вида животных). При этом неклеточные формы жизни (вирусы) никак не затронуты, т.е. они присутствуют, а солнечный свет, вода и нормальный состав атмосферы имеются без ограничений.

Один вид продуцентов в нашей минимильной экосистеме (т.е. водоросли) поглощает углекислый газ и воду из атмосферы и переводит энергию солнечного света в органические соединения. Еще необходимо улавливать азот, т.к. он необходим для построения всех главных молекул - ДНК, РНК, белков. Поэтому мы должны ввести в систему еще один вид - растения, способные усваивать азот из атмосферы. Потенциальная роль в этой минимальной экосистеме высшего "сверх"хищника (например, волков или тигров) не так очевидна, как роль растительноядного животного (фитофага), но в природе они выполняют роль санитаров, помогая оздоравливать популяцию фитофагов (в нашем случае, морских ежей). В любом случае, углерод может возвращаться в экосистему со смертью растительноядного консумента, т.е. морского ежа, без помощи высшего хищника, роль которго в нашей системе отведена калану или морской выдре. Необходимы также бактерии и грибки (редуценты), которые будут разлагать труп консумента и также тела продуцентов на составные части. Эти составные части представляют собой фрагменты клеток и тканей и, несмотря на то, что они не обладают признаками живого, они все еще обладают остатками заложенной в них при синтезе энергии и информации. Поэтому они представляют интерес для других консументов, а также для бактерий в качестве источника пищи. При полном разложении (прежде всего за счет действия бактерий) высвобождаются отдельные молекулы и атомы, которые уже не несут никакой энергии или информации и которые могут вступать в новый цикл, будучи поглощенными растениями.

Таким образом, теоретически минимальная экосистема может состоять из двух видов растений (азотфиксирующие и нефиксирующие) и двух видов животных (растительноядных (морские ежи) и хищников (каланы)) или даже одного вида растительноядных животных. Кроме того, в минимальной экосистеме должен присутствовать хотя бы один вид бактерий для того, чтобы обеспечить эффективное разложение трупов консументов и также их (консументов) нормальное пищеварение. Необходимость постоянного притока энергии в виде солнечного света является в сущности единственным внешним фактором, необходимым для стабильного существования замкнутой минимальной экосистемы. Возможно стабильное существование большого количества таких минимальных экосистем, в которых присутствуют все вышеназванные участники (два вида продуцентов, два вида консументов и один вид бактерий), где мы можем заменять одни виды на другие. При этом распределение ресурсов и энергии внутри каждой такой системы регулируется естественными механизмами. Добавление же человека в такую минимальную экосистему в качестве консумента (травоядного или высшего хищника) полностью сдвигает потоки энергии и ресурсов так, что система становится нестабильной. Хорошим примером является последствия прибытия в древности человека на остров Пасхи, последствием чего на острове стала экологическая катастрофа (согласно господствующей теории).

Но, что произойдет, если количество видов в минимальной экосистеме (где сейчас, в нашей модели, присутствуют всего пять видов - два продуцентов, два консументов и один вид бактерий) произвольно увеличить. Например, 5 + 5 + 2, или 10 + 10 + 3. Виды внутри группы (например, консументов) не могут быть абсолютно одинаковы, т.к. тогда они неибежно вступят в смертельную конкуренцию. Они должны занимать разные (но не слишком разные!) экологические ниши. А это возможно только в том случае, если размеры или объем всей экосистемы достаточно велики. Если пространственные размеры экосистемы снижать, то это будет приводить к выдавливанию видов, т.е. к их вымиранию для того, чтобы оптимизировать потоки энергии и ресурсов внутри экосистемы. Если же физические размеры экосистемы увеличивать (например, первоначальный небольшой остров в океане в результате тектонических движений материковых плит поднялся, образовав очень большой остров или даже материк), то тем самым открываются новые экологические ниши, которые будут первоначально заселены потомством нескольких видов из нашей минимальной экосистемы, но позднее, в результате эволюционной дивергенции образуются новые подвиды и дальше, возможно, виды, более приспособленные к конкретным условиям (экологическим нишам).

Итак, из этих рассуждений получается, что количество видов и подвидов в экосистеме строго сбалансировано и определяется ее физическими размерами и внешним притоком энергии (солнечного света). Если создать дополнительную нагрузку на экосистему за счет внесения туда человека, то это приведет к физическому уменьшению экосистемы за счет того, что он (человек) заберет на себя значительно большую долю размеров, ресурсов и энергии этой экосистемы, чем если бы это был не человек, а другой высший хищник, например, тигр или даже человекообразный примат. Который производит значительно меньше потомства и поглощает меньше энергии, по сравнению с человеком, таким образом не слишком уменьшая физические размеры и "вместимость" экосистемы. Сбалансированность экосистемы очень тонко регулируется внутренними механизмами, и если началось массовое вымирание, то это означает начавшийся процесс самонастройки из-за снижения физических размеров экосистемы (в результате того, что человек забрал на себя огромные пространства и ресурсы). Вымирание видов будет неизбежно продолжаться до тех пор, пока не будет достигнута стабилизация. Если с вымиранием видов освободятся экологические ниши, то они будут заполнены за счет быстрого возникновения вариантов существвющих видов и на их основе - новых видов.

Отсюда следует вывод, суть которого в том, что не стоит пытаться сохранять существующий статус-кво нашей планетарной экосистемы, пытаясь всеми силами удержать виды от вымирания. Надо снижать пассивную нагрузку на экосистему, например, не вырубать леса, не устраивать мусорных полигонов, снизить выбросы СО2 до естественных уровней, не использовать ядохимикаты для обработки полей, ограничить рождаемость человека и уменьшить его зоны обитания на Земле (лучше всего вывести человеческие поселения на околоземную орбиту) и т.д. В противном случае, физические размеры экосистемы снизятся еще больше и для восстановления баланса еще больше видов будет обречено на вымирание.