Экология микрокосмов

Одно из наиболее распространенных заблуждений человечества эпохи научно-технической революции состоит в безусловную веру в силу науки, которая «что-нибудь придумает» и не даст погибнуть человечеству. В числе прочего существует вера в так называемые «города под куполом», в которых человек будет спасаться от натиска обезжизненной им среды, если такие времена наступят. Поэтому хотелось бы особо остановиться на экологической оценке подобных проектов.

Гипотетический «город под куполом» является типичным примером автономного микрокосма. Попытками создания или по крайней мере моделирования таких объектов давно уже занимаются. Подобные миры можно рассматривать как микроэкосистемы. Экспериментальные микрокосмы варьируются от частично закрытых систем, обменивающихся с окружающей средой энергией (энергетически закрытые системы противоречат второму закону термодинамики), иногда еще и воздухом, до полностью открытых систем. В последнем случае такие микрокосмы позволяют моделировать и наблюдать многие основные функции и трофические структуры природных экосистем. То есть они играют в основном исследовательскую роль и часто используются для проверки разного рода теорий и гипотез. Наибольший интерес в плане возможного будущего человеческой цивилизации представляют автономные или полуавтономные микрокосмы. Особенно актуально это стало в последнее время в связи с космическими полетами. В частности, уже создается целая программа колонизации Луны.

Исследование микрокосмов позволило выявить ряд проблем, которые неизбежно возникают при попытках самоизолироваться от биосферы. Так в связи с ограниченностью пространства оказалось практически невозможно скопировать земные полуавтономные экосистемы. Главная проблема не столько в источниках энергии, сколько в создании систем регенерации вещества, то есть, по сути дела, в организации круговоротов. Попытки использовать для этого микроорганизмы и водоросли была признана непригодной. Для настоящих регенеративных систем потребовались бы более крупные организмы, более сложные многоуровневые пищевые цепи, значительное видовое разнообразие и, самое главное, большие емкости с водой и воздухом, которые смогли бы заменить буферные функции атмосферы и гидросферы. На Земле на каждый квадратный метр суши приходится более 1000 атмосферы и почти 10000 океана плюс большие объемы постоянной растительности. Все они выполняют роль постоянных накопителей отходов, регуляторов и регенераторов. Понятно, что в «городах под куполом» и в космических станциях такого роскошного буферного пространства никогда не будет.

Значит, скопировать земные экосистемы не удастся, придется все изобретать заново. Нельзя сказать, что эта задача, в принципе, неразрешима. Примером тому является наше собственное тело. Здесь в достаточно ограниченном пространстве все настолько тонко продумано, что обмен с внешней средой сведен до минимума. Правда, мы гетеротрофы, то есть представляем собой только одно звено в замкнутом трофическом цикле. Придется «втиснуть» в ограниченный объем целую автотрофную экосистему, чего в природе никогда не было. Но, может быть, именно на нас природа и возложила задачу создать такое суперкомпактное «экотело»?

По плечу ли нам это? Возможно. Но только уж больно мало времени осталось на решение проблемы. Пока что мы вынуждены констатировать, что «не ясно, можно ли создать искусственную экосистему, совершенно закрытую для притока или оттока веществ, с полной регенерацией и с регуляцией, осуществляемой только ее биологическими компонентами… На современном этапе развития техники невозможно создать безопасную и надежную закрытую экологическую систему жизнеобеспечения, даже для использования ее на Земле» (из обзоров, подготовленных для НАСА, 1978 г.).

Это значит, что любая космическая станция и лунное поселение может существовать пока только за счет запасов, поставляемых с Земли. Если же биосфера Земли погибнет, то никакие технические достижения нас не спасут. Возможно, человек когда-нибудь сможет выйти за границы законов экологии, создаст технические аналоги пищевых цепей, систем регенерации, решит свои психологические проблемы, вызванные ограниченностью подвижности и оторванностью от всего живого. Пока что это выглядит утопией. Поэтому без спасения жизни на Земле у нас нет будущего. Без гармонизации с природой мы не выживем.