Проблема поддержания устойчивости жизни на Земле получила развитие в трудах представителя российской экологической школы, петербургского биофизика Виктора Горшкова. Его теория, окончательно оформившаяся к середине 1990-х годов, была названа теорией биотической регуляции окружающей среды. Причём предложенный им научный подход в корне отличался от подхода Лавлока.
Прежде всего, исследуя механизмы биогеохимического кругооборота, Горшков как бы поменял местами причины и следствия, отведя центральное место круговороту вещества и энергии на уровне отдельно взятых биотических сообществ, и в первую очередь — биогеоценозов, этих, по выражению Тимофеева-Ресовского, «элементарных единиц» биосферы.
Как известно, каждое такое сообщество основано на тесном взаимодействии и тонкой согласованности всех входящих в него видов — растений, грибов, микроорганизмов, мелких беспозвоночных, — встроенных в сложные трофические цепочки, по которым циркулируют энергия и необходимые для их жизнедеятельности химические вещества. Именно эта жёсткая скоррелированность видов внутри сообщества — при отсутствии межвидовой конкуренции и почти полной замкнутости круговорота веществ — позволяет ему поддерживать паритет синтеза и разложения органического вещества, при котором практически не возникает отходов. А в случае того или иного возмущения окружающей среды — температурно-климатических перепадов, вулканических выбросов, изменения концентрации биогенных веществ и т.д. — сообщество реагирует такой перестройкой протекающих в нём обменных процессов, которая позволяет компенсировать неблагоприятные физико-химические изменения среды и способствует её возвращению в невозмущённое состояние (аналогично действию принципа Ле Шателье для термодинамически устойчивых неживых систем).
Так, при избытке в атмосферном воздухе углекислого газа усиливается органический синтез и малоактивные формы органического углерода «консервируются» в почвенном гумусе и торфяниках. Недостаток углекислого газа восполняется за счёт разложения ранее созданных запасов органики. Собственно, в этом — в изменении соотношения между синтезом органического вещества и его деструкцией — и состоит основной инструмент воздействия биоты на окружающую среду на уровне как отдельных экосистем, так и биосферы в целом.
Однако всё сказанное справедливо лишь в отношении полноценных, ненарушенных природных сообществ. В искусственно сформированных сообществах, например агроценозах, где разомкнутость круговорота веществ достигает десятков процентов, растения не могут нормально развиваться без внесения в почву органических и минеральных удобрений. А так называемые синантропные виды — воробьи, домовые мыши и др., приспособившиеся к существованию за счёт человека, уже неспособны вернуться к своему естественному состоянию в силу изменённой генетической программы.
Природные виды также подвержены наследственным мутациям. А это с неизбежностью сказывается на способности включающего их сообщества к поддержанию замкнутого круговорота веществ. Но такие мутантные сообщества в силу их экологической несостоятельности постепенно вытесняются из экосистемы, освобождая место своим более успешным соседям. И хотя биосфера и здесь мыслится как единое целое, отпадает надобность в идее суперорганизма, а залогом сохранения стабильности окружающей среды выступает естественный отбор, закрепляющий в потомстве видовой и генетический состав наиболее адекватных в экологическом плане сообществ.
То есть природа, по Горшкову, «наводит порядок», работая с бесконечным множеством независимых операционных единиц, минимизируя тем самым случайные флуктуации, угрожающие существованию любой сложно организованной системы. И в этом смысле биосферу можно сравнить со свободным рынком, где взамен товаров и промышленных технологий конкурируют биотехнологии. Так что, видимо, неслучайно человечество в своём развитии пришло к тому же универсальному принципу оптимизации сверхсложных систем, что на протяжении миллионов лет был апробирован самой природой.
Конечно, огромная роль биоты в формировании и обеспечении стабильности окружающей среды, особенно на локальном уровне, в общем, была известна и до Горшкова. Но он, в рамках своей теории, глобализировал эту роль, придал ей новый статус, поместив природные экосистемы в центр всей экологической проблематики. И тому есть немало оснований.
Все наслышаны о спорах, что ведутся сейчас вокруг проблемы климатического потепления и вклада в этот процесс антропогенного СО2, выделяющегося при сжигании ископаемого органического топлива. Казалось бы, биота, реагируя на подобное возмущение окружающей среды в соответствии с приципом Ле Шателье, должна была бы поглощать избыточную двуокись углерода в атмосфере. Но этого, увы, не происходит. И, как показывает глобальный анализ землепользования, на освоенных человеком территориях количество органического углерода в нарушенных экосистемах не только не растёт, но, напротив, уменьшается, что приводит к его массивному выбросу в атмосферу. Причём скорость этой эмиссии сопоставима со скоростью выбросов ископаемого углерода в результате сжигания ископаемого топлива. А исследование пузырьков воздуха в ледяных кернах Антарктиды показывает, что рост концентрации атмосферного CO2 начался задолго до широкомасштабного применения угля, нефти и газа и совпал с промышленной революцией конца XVIII столетия. То есть опять-таки причиной здесь послужила эмиссия углерода, вызванная интенсивным освоением новых земель и дальнейшим наступлением человека на девственную природу. С этого момента и до конца XIX века сохранение устойчивости биосферы обеспечивалось главным образом экосистемами Мирового океана, компенсаторный потенциал которых достиг критической отметки к концу XIX века, после чего начался процесс глобального изменения окружающей среды.
На сегодняшний день, как показывают расчёты, примерно половина неорганического углерода, образующегося при сжигании ископаемого топлива, абсорбируется океаном в результате физико-химических процессов и ещё около 1/5 поглощается океанской биотой и сохранившимися экосистемами суши; остальное накапливается в атмосфере. Однако ещё более мощным источником эмиссии углерода служит освоенная человеком часть суши. Считается, что вся эта эмиссия полностью поглощается ненарушенными или слабовозмущёнными экосистемами суши и Мирового океана. Таким образом, поступление в биосферу углерода вследствие сжигания ископаемого топлива накладывается на этот источник, который сохранится даже на фоне полного прекращения использования угля и нефти. А в случае если человечеством будут полностью освоены природные экосистемы суши и океана, поток углерода в атмосферу возрастёт почти на порядок, так что даже отказ от использования органических видов топлива не переломит катастрофической ситуации.
С другой стороны, как видно из той же диаграммы, для того чтобы приостановить накопление атмосферного CO2 при нынешних объёмах сжигания ископаемого топлива, то есть законсервировать на какое-то время нынешнее состояние биосферы, человечеству понадобилось бы освободить под естественные экосистемы примерно 7% освоенных им территорий. Практически это было бы равносильно отказу от эксплуатации 40% вовлечённых в хозяйственную деятельность лесов. Такова, по-видимому, цена того «тайм-аута», который человечество могло бы взять у природы в обмен на время, необходимое для решения демографической, энергетической и других экологически значимых проблем.
Теория биотической регуляции не только представляет академический интерес, но имеет непосредственное отношение к выбору стратегии устойчивого развития. И, прежде всего, она меняет приоритеты. Если до сих пор в центре внимания мировой общественности находилась борьба с загрязнениями окружающей среды, то теперь пальма первенства должна быть отдана проблеме сохранения и возрождения природных экосистем, разрушенных человеком. Это диктуется не только его собственными интересами, но и заботой о выживании огромного большинства обитающих на Земле видов.
Когда в конце 1920-х годов Вернадский пришёл к идее биосферы как единого, целостного образования, формирующего облик нашей планеты, а вскоре за тем Тэнсли ввёл ключевое для экологии понятие экосистемы, мир представлялся большинству людей открытым и почти безграничным, в котором человек может действовать как ему заблагорассудится, приспосабливая и перекраивая его под свои нужды. А то, чем занимались учёные-экологи за стенами лабораторий, казалось бесконечно далёким от повседневных людских забот и дел. И понадобился почти век, чтобы эта связь стала очевидной, а термины «биосфера» и «экосистема» вошли в наш обиход наравне с такими понятиями, как, например, субсидия или приватизация. И всё же путь до конца ещё не пройден. Потому что между осознанием зависимости человека от современной ему окружающей среды и пониманием всей опасности её деградации в перспективе на будущее (о чём предупреждают экологи) «дистанция огромного размера». Но пройти его необходимо — чтобы это будущее вообще состоялось.
Виктор Данилов-Данильян, Игорь Рейф. Траектория экологической мысли. На пути к современному пониманию биосферы