I. Ответ биосферы
Чаще мы говорим о том, как человек преображает окружающую природу и как это сказывается на ее состоянии, к каким приводит последствиям. При этом природа выступает как некая пассивная «окружающая среда». Но ведь это еще и своеобразный глобальный организм, который по своему реагирует на все более или менее значительные воздействия.
Об этом люди догадывались в давние времена. Позже, когда стали воспринимать ее как вселенский механизм и когда сами начали все больше уповать на технику, мировосприятие изменилось (в соответствии с изменениями окружающей среды и собственного бытия). Теперь главное внимание обращают на элементы природы, которые воспринимаются с позиции потребителя как ресурсы.
При изучении взаимодействия цивилизаций прошлого с природой мы говорим о влиянии на животных и растений, перестройках ладшафтов. Со временем преобразования охватывали почти все компоненты ландшафтной сферы: практически весь животный и растительный мир, почвы, почвенные и грунтовые воды, отчасти – приповерхностные породы и минералы. Обширнейшие территории Северной Африки, Западной, Юго-Западной и Центральной Азии, Центральной Америки, Австралии, Южной Европы подверглись опустыниванию. Это происходило при активном участии человека, в чем сейчас трудно усомниться. Более проблематичен вопрос о влиянии человека на климат.
Обычно исследователи исходят из предположения, что особенности климата определяются почти исключительно глобальными и космическими факторами. Так полагали еще в античности, судя по истинному смыслу термина «климат» - наклон, ориентация земной поверхности к солнечным лучам.
Действительно, главнейший фактор климата – первичное распределение солнечной лучистой энергии, достигающей земной поверхности и нагревающей придонные слои воздушного океана. Однако на него накладываются вторичные, тоже очень важные факторы – динамика атмосферы и Мирового океана, зависящая от взаимной конфигурации суши и моря, рельефов континентов, вращения планеты и т.д.
Надо иметь в виду, что «отопление» нижних слоев тропосферы, самого дна воздушного океана, где мы живем, зависит не от прямой, а от отраженной солнечной радиации. Тепло уходило бы в космическое пространство, если бы его не удерживали молекулы некоторых газов, прежде всего, двуокиси углерода (углекислого газа) и водяного пара. Благодаря этому «парниковому эффекту» глобальные климатические условия в биосфере благоприятны для жизнедеятельности.
Впрочем, я не стану анализировать факторы климатообразования. Отмечу лишь две составляющие: характер земной поверхности, ландшафтов и состав атмосферной пыли. Значение их очень елико. Для климатических характеристик очень важны свойства подстилающей поверхности, отражающей солнечные лучи, а также особенности придонных слоев воздуха.
Растительный покров, в особенности многоярусный, содействует максимальному использованию лучистой энергии. Имеет значение и увлажненность растений и почв: вода – прекрасный аккумулятор тепла. (поэтому на аэро- и космоснимках акватории выглядят как темные пятна.) У опустыненных территорий значительно увеличивается отражающая способность – альбедо (число, показывающее, какую долю солнечных лучей отражает данная поверхность, например, у чистого снега приближается к единице).
Пески с ненарушенным, хотя слабым растительным покровом в засушливом районе имеют альбедо 0,25, а оголенные, развеваемые пески – 0,37. еще значительнее увеличивается альбедо при замене саванны пустыней (с 0,16 до 0,35).
В умеренном поясе техногенное изменение почвы и растительности приводит к аналогичным результатам. Превращение леса в пашни и луга увеличивает альбедо с 0,12 до 0,15 летом и с 0,25 до 0,6 зимой.
Наблюдения со спутников показали: сильное отражение солнечных лучей в Сахаре и других пустынях охлаждает верхние слои тропосферы. Возникают восходящие потоки воздуха, вызывающие засухи. Сильно нагретые нижние слои поднимаются вверх, однако не несут с собой влаги, которая практически отсутствует в растительном покрове, почвах, грунтах, на земной поверхности. Даже при охлаждении в верхних слоях тропосферы такой воздух не конденсирует влагу, не способен вызывать осадки. Увеличение прозрачности воздуха усиливает солнечную радиацию, иссушение почв, которые легко подвергаются эрозии или засоляются.
Каменные или глинистые пустыни могут иметь темную поверхность с альбедо немногим ниже, чем луг или лес. Однако, поглощая солнечную энергию, пустынные земли переводят ее только в тепло, а нагретые горные породы быстро отдают его, вызывая резкие перепады температур ото дня к ночи. А там, где грунтовые воды залегают близко к поверхности, поднимаясь под действием капиллярных сил к почве, это быстро приводит к засолению при сильном испарении воды, и белая россыпь кристаллов начинает отражать солнечные лучи, как зеркало.
Пока площади опустыненных земель относительно невелики, они не вызывают заметных климатических перемен, но когда разрушение растительного покрова происходит столетиями, охватывая территории в десятки тысяч квадратных километров, начинают изменяться не только ландшафты, но и климатические характеристики. Процесс этот идет с обратной связью: чем больше опустыненных участков, тем заметнее они сказываются на климате, а это, в свою очередь, способствует опустыниванию. При обратной связи первоначальные незначительные сдвиги вызывают по принципу лавины катастрофические последствия.
Процесс усугубляется неравномерным выпадением осадков от сезона к сезону, от года к году. Порой несколько лет подряд бывают засухи. Тогда уничтожение растительности домашними животными и деградация почв идут особенно быстро и необратимо. В то же время опустынивание делает более вероятными засухи, усиливая их эффект из-за отсутствия задерживающих влагу почв и растительного покрова.
Примером такого рода служит современное быстрое расширение Сахары, идущее без каких-либо катастрофических устойчивых изменений климата в прилегающих к пустыне территориях. Граница Сахары только с 1958 по 1975 год продвинулась к югу на 200 км. Если предположить, что расширение пустыни прежде происходило вдвое медленней, чем теперь, и только в одном направлении, с севера на юг, то и тогда Сахара могла бы достичь нынешних размеров всего за пять столетий. А ведь она формировалась более пяти тысячелетий, и ее расширение от первичных локальных очагов шло, как говорится, «на все четыре стороны».
Так намечается вполне возможный закономерный путь изменений. Отдельные очаги опустыненных ландшафтов вызывают ухудшение микроклимата. Расширение и слияние первичных очагов в крупные опустыненные территории ведет к сдвигам климата во всем регионе в сторону засушливости и, наконец, к формированию крупных пустынь.
Формирование крупных пустынь должно вызывать более или менее значительные изменения климата – с учетом действия глобальной системы циркуляции атмосферы – на обширнейших пространствах, в принципе на всей планете. Это не означает обязательно направленного увеличения общей увлажненности или засушливости; более вероятны нарушения устойчивости погоды, усиления контрастности климатических показателей в определенные периоды.
Конечно, не исключено, что, скажем, Сахара обязана своим возникновением преимущественно естественным условиям, а деятельность человека была второстепенным фактором. Однако более правдоподобная картина: человек явился решающим фактором опустынивания при второстепенном влиянии естественных процессов.
Полтора столетия назад в геологических науках произошел серьезный переворот: было доказано и признано, что ничтожные изменения природной среды, продолжающиеся достаточно долго, приводят к радикальным преобразованиям.
В географических науках традиционно большее внимание уделяется изучению природных катастроф, резких изменений ландшафтов, климатов, поверхностных водотоков. Причем до середины XIXвека почти совсем не учитывался такой мощный фактор преобразования природы, как деятельность человека. И поныне продолжаются попытки разделять первичные, естественные факторы и вторичные, искусственные, техногенные. Предполагается, что вторые происходят на фоне первых, играя подчиненную роль.
Однако, если рассматривать изменения земной природы в масштабах столетий и тысячелетий, то результаты искусственных перестроек (сознательных и непреднамеренных) выглядят очень внушительно. Деятельность человека, пусть в разных, подчас незначительных проявлениях осуществлялась за последние десять – двенадцать тысячелетий практически на всей территории суши (помимо Антарктиды). И повсюду человек создавал вокруг себя очаги измененной, а то и преображенной природы. Очаги эти разрастались, их становилось все больше, пока они не достигли глобальных масштабов не только по распространенности, но и по интенсивности.
Сумма незначительных величин может оказаться гигантской, если их достаточно много. Так и в отношении техногенных воздействий на ландшафты и на климат. В конце концов, природные зоны слагаются из мельчайшей мозаики конкретных ландшафтов. И если эти отдельные ландшафты изменяются, не может оставаться неизменным весь комплекс природных условий, включая климат.
В городах, над обширными полями и водохранилищами, над засушенными болотами или заселенной степью формируются аномалии микроклимата. А если человек меняет микроклиматы в миллионах точек на земном шаре, и размеры этих очагов составляет порой десятки квадратных километров? Разве не произойдут в результате глобальные климатические перестройки?
Биосфера реагирует на все это как единый организм, и мы далеко не всегда способны предугадать, как ответит она на техногенные вмешательства в ее жизнь. Одно ясно: она способна сопротивляться не только пассивно, но и активно наступая.