Научная электронная библиотека

Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания

Экзамен на «Homo Sapiens – II». От концепций естествознания ХХ века – к естествопониманию

Поляков В. И.,

2.3.1. Макроэкология – системная наука

В переводе с латинского «экология» это «наука о жизни в среде обитания»: oicos (дом, жилище) + logos(наука). Современное определение: «экология - наука, изучающая условия существования живых организмов и взаимосвязи между ними и средой обитания». Физика изучает взаимосвязи и взаимодействия в механических, электромагнитных и ядерных процессах, химия - взаимодействие элементов и веществ, биология - процессы в живых организмах, а экология - взаимосвязи живых организмов с окружающей природной средой. При этом понятие окружающая среда следует рассматривать, как включающее все факторы воздействия на живые организмы. Окружающая среда - это система взаимосвязанных природных и социальных объектов, явлений и факторов, в которых протекает жизнь организмов или человека.

Сложность живых организмов, как по строению, так и по функциям, несомненно, превышает сложность косных систем (по определению В. Вернадского,- не живых структур): молекул, кристаллов и сформированных из них песчинок, камней, гор. Количество и сложность абиотических (не живых) факторов окружающей среды, влияющих на организмы (температура, влажность, радиация, состав воздуха, пищи и воды, социальные условия и т.п.), тоже очень велико. Экология - это наука, изучающая основные природные взаимосвязи живых организмов между собой и окружающей средой и поэтому она должна рассматриваться как наука существования сложных систем в ещё более сложных системах.

В последние десятилетия ХХ века, когда стали явно проявляться негативные последствия бесконтрольного вмешательства человечества, как единой социальной системы, взаимодействующей с природной средой - с единой системой - биосферой планеты, роль науки должна была возрасти. Но её заболтали, подменили разговорами о защите окружающей среды. Многократно превысив допустимые законами взаимодействия между системами перетоки массы и энергии, в недопустимых количествах изымая из Природы минеральные и биологические ресурсы, все страны на планете бурно развивали энергетику и экономику, усиливая уже запредельное давление на окружающую среду. И вся эта деятельность сопровождалась десятками международных конференций, саммитов, встреч президентов и правительств по вопросам защиты окружающей среды. Нарушение законов экологии неотвратимо привело к экологическому кризису, переросшему в цивилизационный (см. 1.1.)

Н. Реймерс в конце прошлого века предупреждал: «Утерян даже смысл структуры экологического цикла наук. Раз все «экологи», то почти всё стали называть «экологией», в том числе и охрану природы, и охрану окружающей человека среды... Такого взрыва профанации знания не было в истории человечества. Мало кто осознаёт печальный факт отсутствия в ней профессионального костяка - фундаментального экологического знания и его носителей. Без профессионалов никакая наука невозможна... Вузовская наука не способна пока формировать специалистов-экологов практической направленности (речь не идёт об инженерах по очистному оборудованию и тому подобному: они у нас причислены к «экологам» по недоразумению)» [66].

Игнорирование научных основ и подмена стремления к познанию стремлением к потреблению, - такова, как выше отмечено, трагедия большинства наук в ХХ веке. Развитие физики на суррогатных моделях Природы позволило совершить огромный скачок в производстве всех видов орудий войны, потреблении энергии, информации, новых материалов. Это в огромной степени способствовало развитию экологического кризиса, главной причиной которого стало игнорирование экологических законов.

Наука экология - это совокупность правил и законов существования живых систем в биосфере. Экология не только доказывает неразрывность Человека и среды его обитания, но, вследствие общности законов организации мира, способна помочь пониманию внутренней сути явлений. «Всё связано со всем!» - одно из важных правил экологии. Законы образования и существования биологических систем обусловлены и связаны с законами формирования систем микро- и макромира. Законы экологии позволяют понимать внутреннюю суть явлений и воспринимать Мир в его целостности. П.Т. де Шарден в книге «Феномен человека» писал о важности понимания природных взаимосвязей: «Стремиться видеть больше и лучше - это не каприз, не любопытство, не роскошь. Видеть или погибнуть. В такое положение поставлено таинственным даром существования всё, что является составным элементом Универсума. И таково же, следовательно, но на высшем уровне, положение человека» [84].

«Видеть или погибнуть!»,- что выберет человечество в XXI веке?

Н.Ф. Реймерс ставил задачу «превратить экологию из науки фактов в науку идей, хотя бы отдалённо сходную по структуре с элементарной физикой» [66]. Для этого необходимо выделить из всей совокупности известных научных фактов закономерности, которые непогрешимо описывают существование любых системных образований. Первым учебником по макроэкологии можно считать работу Н.Ф. Реймерса [66], в которой представлено около 300 основных законов и правил науки. Она - основа экологического миропонимания и основа для перехода экологии на более высокий уровень объяснения системных взаимосвязей - к макроэкологии.

Макроэкология - «это междисциплинарная область знаний об устройстве и функционировании многоуровневых систем в природе и обществе в их взаимосвязи» [59]. Это определение науки экологии следует ещё расширить. Это наука о существовании Всего в едином доме, со стенами раздвинутыми до бескрайности Вселенной. Именно такие задачи может и должна ставить макроэкология. Как вклад в неё можно рассматривать работы [4, 5, 45-48, 62, 63] и настоящую книгу.

Для анализа возможностей новой науки сравним, например, методические основы двух наук, претендующих на прогнозирование развития биосферы и человечества:

• Ø макроэкология - это системный анализ структурных взаимосвязей в сверхсложных системах на основе обобщённых законов жизни биологических видов.
• Ø синергетика - это математическое моделирование процессов развития сложных систем на основе законов вероятности,

Математические модели, построенные без знания законов развития соответствующих систем и факторов на них влияющих, не могут быть жизненными.

Например, синергетическая модель роста населения на планете Земля, представленная академиком П. Капицей, была основана на моделировании по известным данным изменения численности человечества за его историю [30]. Применение нелинейной динамики для анализа демографических проблем при таком рассмотрении единой системы - человечество позволило авторам прийти к выводу, что в течение всей истории темп роста населения определяется внутренними свойствами системы и не зависит от внешних параметров. Именно этот вывод категорически противоречит законам Природы, так как развитие систем всегда зависит от поступления ресурсов и энергии из окружающей среды.

В соответствии с этими расчётами в течение этого столетия население Земли начнёт стабилизироваться и составит (модель III, дающая наилучшее приближение) в 2020 г. 8,4 млрд., 2050 г. - 10,4 млрд., 2100 г - 12,0 млрд., а в бесконечности - 14 млрд. чел.

Полученная модель хорошо описывает предшествующий исторический процесс роста народонаселения, но её использование авторами для прогнозирования в период, когда естественный темп развития человеческого сообщества явно стал зависимым от внешних параметров, совершенно неправомерно. Факторы исчерпания минеральных ресурсов и производства пищевых ресурсов, ограниченность запасов питьевой воды для существующего населения 6,5 млрд. человек не может не сказаться на изменении темпов его прироста. Например, от дефицита воды в мире сейчас страдают 2 млрд. чел., а к 2015 г будет ½ населения планеты.

Макроэкологические модели учитывают эти и другие факторы. Они не дают точной даты, но чётко выявляют тенденции. Академик Н.Н. Моисеев в конце ХХ века предупреждал, что преодоление человечеством глобального экологического кризиса будет связано с огромными человеческими жертвами и, даже, «иметь финалом исчезновение человека с лица Земли». Он сравнивал современный период с периодом неолитической революции (перехода от охоты и собирательства к земледелию и животноводству), когда «население на Земле сократилось во много раз». Результаты современных генетических исследований в Африке показали, что примерно 70 тыс. лет назад всё население составляло примерно 2000 человек.

Итак, признание научными результатами синергетических расчётов стабильной численности населения на Земле во второй половине века 10 - 12 миллиардов населения означает отказ от макроэкологического прогноза бурного развития цивилизационного кризиса в ХХI веке «с огромными человеческими жертвами». Что выбрать? Математические сказки или суровая научная правда, даже если она имеет вероятность свершения менее 100%?

Наука не должна обосновывать благостные сказки. Задача науки - поиск истины, приближение к ней. Учёт множества взаимосвязей в сложных системах и синтез результатов анализа - сложная научная задача, решение которой определяет жизнеспособность системы. Синергетика, как математическое моделирование без знания системных взаимосвязей в объекте исследования не способна прогнозировать будущее, а макроэкология имеет такую возможность.

Макроэкология способна дать анализ мироустройства и законы его функционирования потому, что:

• Ø экология в своём развитии разделилась на множество отдельных наук (свыше 50 самостоятельных направлений и разделов) и макроэкология систематизирует знания о системах разных уровней,
• Ø она изучает взаимосвязи в сложных системах (экосистемы), взаимосвязанных сообществах сложных живых организмов,
• Ø методическая особенность науки - системный анализ взаимосвязей внутри системы и её связей с системами более высокого уровня;
• Ø молодость науки - преимущество перед традиционными и развитыми науками.

Это преимущество обусловлено отсутствием монополизма сформировавшихся традиционных идей и их носителей - академиков. Науки тоже вырождаются. При развитии каждой из наук происходит процесс её специализации с углублением в частности и удалением от всеобщего. Красивые физические теории начинают всё больше отражать только свою картину мира, всё больше отличающуюся от многогранной живой Природы. На основе известных законов строятся математические модели для описания процессов, по ним разрабатываются расчётные программы, а экспериментальные данные о процессе отсутствуют. Применение подобных моделей в условиях отличающихся от тестовых (а так бывает всегда, вследствие невозможности воспроизведения условий и событий в соответствии с законом однонаправленности развития) даёт неадекватные результаты с действительностью. Как писал И. Пригожин «наука успешно развивалась только в тех случаях, когда ей удавалось свести происходящие в природе процессы к монотонному повторению, иллюстрацией чего могут служить детерменистические законы природы. Но всякий раз, когда наука пыталась описывать созидающую силу времени, возникновение нового, она неизбежно терпела неудачу» [64].

И. Пригожин показал, что все термодинамические процессы являются хаотическими, в которых расстояние между любыми двумя точками, первоначально сколь угодно малое, экспоненциально возрастает во времени. Траектории развития всегда разбегаются. Поэтому любая модель (математическая, физическая, химическая, биологическая, энергетическая и т.д.) не способна учесть все действующие факторы среды. Для описания сложных систем необходимо многообразие наук. Макроэкология способна стать для них объединяющей.

Вот несколько экологических правил [66], доказывающих, что любое развитие на определённом этапе переходит в стагнацию, после чего должен быть выбран принципиально иной путь.

• Ø Правило дивергенции Ч. Дарвина (1859 г): «Развитие любой группы организмов сопровождается её разделением на подгруппы с разными адаптивными направлениями, т.е. с разной специализацией», с разными способностями к приспособлению, разными направлениями деятельности и более жёстко приспособленными к определённой экологической нише.
• Ø Правило прогрессирующей специализации Ш. Депере (1876 г): «Группа, вступающая на путь специализации, как правило, продолжает его до всё более глубокой специализации».
• Ø Правило более высоких шансов вымирания глубоко специализированных форм О. Марша (1880 г): «Генетические резервы для адаптации глубоко специализированных групп снижены».
• Ø Правило происхождения новых видов от неспециализированных предков Э. Копа (1896 г): «Новые крупные группы организмов происходят от неспециализированных групп предков».

Сформулированные общие законы развития биологических сообществ следует рассматривать как общесистемные. Тогда в обобщённом и расширенном виде эти законы можно переформулировать: «развитие любых системных сообществ, наук и техники идёт через специализацию, которая начавшись, развивается в сторону её усиления, но при изменении внешних условий система с узкой специализацией оказывается неспособной к приспособлению и обречена на вымирание».

Таким образом, познание взаимосвязей в живых организмах, человеке и сообществах людей может стать основой для понимания причинно-следственных связей в более сложных системах.