Демографический взрыв глазами биолога
Дольник В. Р.
Среды многих спорных проблем та, о которой пойдёт речь, — одна из самых острых. Дискуссии о том, грозит ли земному шару перенаселение, начались не в двадцатом веке и задолго до нынешнего демографического взрыва. И конца им не видно, хотя актуальность темы к сегодняшнему дню возросла многократно — правительства некоторых стран, не дожидаясь рекомендаций науки, переходят к практическим мерам по регулированию, либо, напротив, стимулированию рождаемости. Данная публикация отличается от многих других тем, что о демографических проблемах пишет биолог. С развитием этологии, соцбиологии и других наук о поведении животных биологи стали посягать на особую точку зрения и по поводу поведения Хомо сапиенса. Естественно, у социологов и психологов это вызывает неблагоприятную реакцию, вторжение пришельцев от биологии на их заповедную территорию кажется поначалу кощунством. И всё-таки…
От чего зависит число людей на Земле? Чтобы ответить на этот вопрос, попробуем обратиться к остальному «населению» планеты.
Известно, что любые виды бактерий, растений, животных, попав в благоприятные условия, увеличивают свою численность по экспоненте, пока не будет достигнут такой ее уровень, при котором дальнейшее увеличение невозможно или невыгодно. Человек унаследовал эту биологическую особенность. Всякий раз, когда условия улучшались — осваивалась охота на крупных животных, возникало земледелие, скотоводство или заселялись новые территории, — численность людей возрастала.
Итак…
Народонаселение растёт
Было три глобальных всплеска численности людей. Первый — в конце плейстоцена, порожденный освоением охоты на крупных животных и расселением охотников. Второй — около 10 тысяч лет назад, после открытия земледелия, позволившего людям увеличить свою численность в двадцать — тридцать раз. Третий же связан с начавшейся несколько столетий назад промышленной революцией. Он продолжается в наши дни. Успехи науки и техники позволили увеличить площадь обрабатываемых земель в два-три раза, урожайность — в семь раз. Население Земли увеличилось в двадцать раз.
Десять тысяч лет назад на Земле было 10 миллионов людей, к началу нашей эры их стало 200 миллионов; к 1650 году, условному началу промышленной революции, — 500 миллионов; к XIX веку — один миллиард, в начале XX века — 2 миллиарда. Сейчас нас 5 миллиардов, и мы увеличиваемся на два процента в год. Чтобы достигнуть первого миллиарда, человечеству потребовалось более миллиона лет. И в этот момент началась промышленная революция. Второй миллиард был достигнут за сто лет, третий — за сорок, четвертый — за пятнадцать, пятый — за десять, а шестой и, возможно, седьмой могут быть достигнуты за оставшиеся до конца второго тысячелетия годы. Это и называется демографическим взрывом.
Почему так быстро?
В наше время число людей удваивается за тридцать пять лет. А производство пищи на Земле растет на два и три десятых процента в год, со временем удвоения тридцать лет. Численность человечества, как и всякого биологического вида, строго следует за увеличением количества пищи. Однако поддерживать такой темп в добывании пищи становится все труднее. Это видно из того, что связанное с производством пищи потребление энергии возрастает на пять процентов в год, со временем удвоения четырнадцать лет. Потребление воды возрастает на семь процентов в год, со временем удвоения десять лет. Производство удобрений — тоже на семь процентов в год, а ядохимикатов — на десять процентов.
Такой рост обеспечивается тем, что человек использует запасы угля, нефти, газа и минерального сырья, накопленные за всю предшествующую историю биосферы. Запасы их конечны и невозобновимы, и поэтому нынешнее относительное благополучие человечества ограничено во времени. И если спросить биолога, что будет, когда ресурсы кончатся, он должен ответить однозначно: произойдёт сокращение численности жителей Земли до уровня, обеспечиваемого возобновимыми ресурсами. Так было бы с любым видом. Но человек изобретателен, поэтому утверждать, что численность человечества упадёт, скажем, до первобытного уровня, мы не имеем оснований. Однако человек всё же существо биологическое, и поэтому рост населения планеты бесконечным быть не может.
На сколько человек рассчитана Земля?
Оказывается, на этот несколько странный вопрос биологи могут ответить вполне определенно. Дело в том, что биосфера устроена вполне «разумно». В ней довольно строго соблюдается зависимость между размерами организмов, потребляющих органическую пищу, и их численностью. Главную роль в потоках вещества и энергии в биосфере играют мелкие организмы, крупные же — вспомогательную.
Человек вместе с домашними животными нарушил эту зависимость, превысив свою долю в биосфере. Но биосфера — саморегулирующаяся система, и она стремится вернуть численность людей к дозволенному уровню. А он в двадцать пять раз ниже современного-двести миллионов-на всю планету. И вымирание нужных человеку видов, и невключение в биосферные круговороты производимых нами загрязнений, и падение продуктивности ценных для нас экосистем — все это может быть понято как действие обратной связи, действие биосферного механизма, стремящегося ограничить рост человечества.
Пока человек вооружен ископаемыми источниками энергии, у него есть возможность противостоять давлению. Но когда эти источники исчерпаются, неограниченно долгое стабильное существование человека сможет обеспечить только солнечная энергия. Однако реалистические оценки показывают, что даже при наиболее полном использовании солнечной энергии (частично прямо, в энергетических установках, частично с помощью растений и бактерий, перерабатывая их продукцию в горючее, частично же в форме урожая, поедаемого людьми и домашними животными), без ущерба для биосферы удастся использовать только около одного процента мощности биосферы. Это в десять раз меньше современного энергопотребления человечества. За счет энергии Солнца сможет существовать неограниченно долго лишь около 500 миллионов человек, потребляющих на душу населения столько же энергии, сколько потребляется в среднем в мире сейчас.
Демографический коллапс
Ожидаемое снижение численности называют демографическим коллапсом. Коллапс может иметь несколько форм. Во-первых, его причиной может быть голод, вызванный сокращением пищевых ресурсов. Этот путь хорошо известен. И сейчас на планете только 500 миллионов человек имеют пищу в избытке, а более двух миллиардов питаются плохо или вообще голодают. За год от голода умирает 20 миллионов человек. Если число умирающих от голода возрастет всего на порядок, рост численности остановится; если возрастет ещё, численность начнет сокращаться. Люди будут умирать «где-то далеко и не часто», мировое сообщество может делать вид, что не замечает этого. Таков самый биологичный и самый нежелательный вариант.
Второй вариант не биологический: одна из ядерных держав попытается захватить источники невозобновимых ресурсов, а другие начнут с ней ядерную войну. Можно надеяться, что политики не допустят постановки этого сценария.
Третий вариант сугубо политический: страны сознательно вводят ограничения рождаемости и постепенно сокращают численность населения. Этот путь, с точки зрения биолога, малоэффективен. Плодовитость людей определяется биологическими механизмами, и поэтому до сих пор попытки государственного стимулирования или ограничения рождаемости повсюду оказались безрезультатными, но вызывали очень сильный протест людей.
Наконец, четвёртый вариант предполагает, что у людей, как и у других видов, есть механизмы контроля над численностью. Выяснению того, существуют ли такие механизмы, и посвящён наш дальнейший разговор.
Как биосфера обеспечивает всеобщие интересы
Биологи уже имеют представление о том, как биосфера «осаживает» избыточно размножившиеся виды растений или животных. Такой вид начинает испытывать давление со стороны среды обитания и составляющих её сожителей: его пищевых объектов, конкурентов и потребителей (всё это называют первичными факторами). В результате количество пищи сокращается. Если данный вид растений из-за своей высокой численности потребляет из почвы слишком много питательных веществ, почва обедняется. Если данный вид животных начинает усиленно потреблять растения или животных излюбленных им видов, их численность сокращается. Эта реакция среды понятна всем. Как и всем известно, что популяции людей время от времени испытывали подобное с древности до наших дней?
С исчезновением лучших объектов питания ухудшается и качество пищи. Наш вид переключается на использование той, к которой он менее приспособлен. Этот путь тоже всем знаком — вспомним хотя бы хлеб с добавлением травы и коры в голодные годы.
Из-за этого у животных нарушается энергетический баланс. Чем меньше пищи, тем больше времени и энергии тратится на её добывание. И эти траты перестают покрываться заключенной в пище энергией. Недоедание усугубляется снижением активности. Этот эффект полностью проявляется и в недоедающих популяциях человека. И хорошо известно, насколько охватывающая голодающих людей апатия усугубляет голод и затрудняет борьбу с ним.
Избыточная плотность популяции увеличивает нагрузку на среду обитания. Она не успевает восстанавливаться, становится всё менее пригодной, причём не только для данного вида, но и для других, ему полезных. Ухудшать свою среду обитания могут и бактерии, и дикие растения, и животные (вспомните хотя бы водоём в конце «цветения» сине-зелёных водорослей или лес после вспышки численности шелкопрядов). Человек при избыточной численности тоже ухудшает свою среду обитания: обедняются охотничьи угодья, выедаются и вытаптываются пастбища, хиреют плодовые деревья, истощаются пашни и т. п.
Напротив, для видов-конкурентов эти изменения благоприятны, и их численность возрастает. На борьбу с конкурентами требуется всё больше времени и энергии.
Главные конкуренты человека в наше время — вредители сельского хозяйства и сорняки. Рост производства ядохимикатов и гербицидов на десять процентов в год — самый высокий среди экономических показателей человеческого хозяйства, результат всё более напряжённой борьбы с конкурентами. Причём в наше время больше всего пестицидов и ядохимикатов применяют как раз страны, страдающие от нехватки продуктов питания. Богатые же страны могут позволить себе отдавать часть урожая конкурентам, сравнительно немногочисленным при правильном ведении сельского хозяйства, выращивать пищу с низким содержанием ядохимикатов и даже вообще без них.
Высокая численность вида-прокормителя создаёт благоприятные условия для размножения, питания и перемещения всех видов — потребителей его биомассы. Размножаются хищники и паразиты, возбудители болезней легко передаются от особи к особи. Часто одного этого оказывается достаточно, чтобы сократить численность вида, иногда в сотни и тысячи раз.
Этот механизм действует и на человека, но в меньшем масштабе: эпидемия чумы в Европе в XIV веке за два года сократила население в два раза!!! Однако вирус СПИДа, или гриппа, или эбола, или что-нибудь подобное обладают всеми необходимыми качествами для образования пандемии такого же или большего размаха. Следствием прямых воздействий биосферы на избыточный по численности вид бывает ослабление здоровья и выносливости значительной части его представителей. В итоге смертность возрастает, плодовитость снижается, численность значительно падает. Это позволяет восстановиться видам — объектам питания и самой среде обитания.
Картина регуляции первичными факторами была понята биологами ещё в прошлом веке. Она хорошо известна и демографам человека. Но от того, что этот механизм нам известен, он не перестал действовать и не стал менее грозным. У многих видов растений и животных к тому же он единственный. Вид всякий раз плодится до тех пор, пока не исчерпает ресурсы, после чего его численность сокращается прямым действием внешних факторов.
Но в природе есть и иные виды, заблаговременно снижающие рост своей численности при приближении её к пределу. Они улавливают увеличение давления среды по различным сигнальным факторам. И у них есть способы заблаговременно регулировать свою численность. Изучение таких видов — достижение современной экологии, мало известное или совсем не известное читателям.
Крайне важно понять, регулируется ли численность человека только первичными (так считает большинство экологов) или к тому же ещё и сигнальными факторами.
Здесь автор обязан вспомнить, как вздрогнул он чуть более двадцати лет назад, когда во время бесед с пионером американской экспериментальной экологии Чарлзом Кенди, тот, ухмыльнувшись, положил на стол рукопись, которая называлась «Экология человека как животного». Оказалось, мы оба подозреваем, что регуляция сигнальными факторами есть. Шли годы, и, изредка встречаясь, мы говорили об этом все решительнее. Но вот Ч. Кенди не стало. И я обязан конспективно изложить, что же мы надумали.
У животных способы сигнальной регуляции можно объединить в три комплекса. У каждого отдельного вида из этого набора используется не всё, достаточно части. Ниже речь будет идти только о тех из них, которые могут быть и у человека.
Способы оценить избыточную плотность популяции
Как известно, численность животных на территории ограничивается тем из факторов среды, который оказался в минимуме. Это может быть пища, но могут быть и места размножения или пригодные для жизни незанятые участки. Эти условия различны в разных местах, а в одном месте меняются с течением времени. Поэтому биологическая емкость среды обитания непостоянна. Популяция имеет много каналов, по которым получает информацию о том, какова емкость в данный момент, и может реагировать на полученные сведения изменением своей плотности.
Но многие виды животных реагируют на свою плотность и непосредственно, оценивая ее по частоте контактов с другими особями и их характеру. Главное в таких механизмах — изменением поведения усилить воздействие первичных факторов, то есть среды.