Большая часть биосферы получает ежедневно около 3000-4000 ккал/м2, или 1,1 — 1,5 млн. ккал/м2 в год.

Мы, разумные существа, не должны забывать, что наша цивилизация — лишь одно из замечательных явлений природы, зависящих от постоянного притока концентрированной энергии светового излучения. Экология, по сути дела, изучает связь между светом и экологическими системами, а также способы превращения энергии внутри системы.

Многие думают, что большие успехи сельского хозяйства объясняются только умением человека создавать новые генетические варианты. Но использование этих вариантов рассчитано на большой расход дополнительной энергии. Деятели, пытающейся помочь развивающимся странам поднять эффективность их сельского хозяйства, не обеспечив значительных дополнительных вложений, просто не понимают реального положения дел. Основанные на опыте высокоразвитых стран рекомендации для развивающихся стран могут иметь успех только в том случае, если они сопровождаются подключением к богатым источникам дополнительной энергии.
Другими словами, до трагического наивны, те кто полагает, что мы можем поднять сельскохозяйственное производство в так называемых «развивающихся странах», просто послав туда семена и нескольких «сельскохозяйственных советников». Культуры, выведенные специально для индустриализованного сельского хозяйства, требуют дополнительных эффективных затрат, на которые они и рассчитаны!

Природа стремится увеличить валовую, а человек — чистую продукцию растений.

Чем меньше организм, тем выше его удельный метаболизм, тем меньше биомасса, которая может поддерживаться на данном трофическом уровне экосистемы, и, наоборот, чем крупнее организм, тем выше биомасса на корню. Так, «урожай» бактерий, имеющихся в данный момент, будет гораздо ниже «урожая» рыбы или млекопитающих, хотя эти группы использовали одинаковое количество энергии.

Каждому человеку требуется около 10_6 ккал в год.

Таким образом на поддержание «человеческой биомассы» требуется 7*10_15 ккал в год (Высчитано мною для численности населения 7 млрд. чел.).

Мировой «урожай на корню» домашнего скота потребляет в 5 раз больше пищи (в пересчёте на эквивалентную пищу), чем всё человечество. Таким образом, человек и его домашние животные уже потребляют по меньшей мере 6% чистой продукции всей биосферы, или не менее 12% чистой продукции суши.

Отношение «эквивалента популяции домашнего скота» к численности населения варьирует от 43:1 в Новой Зеландии до 0,6:1 в Японии, где мясо наземных животных заменяется в рационе рыбой.

Сейчас плотность населения составляет примерно 1 человек на 8 га суши (7*10_9 человек на 14,0*10_9 га суши).
На каждого человека и домашнее животное размером с человека приходится всего 0,4 га. И это без учёта диких зверей и животных, которых держат просто для забавы, — а ведь они так много значат в нашей жизни!
Тем не менее оптимальная плотность населения должна рассчитываться исходя из «качества жизненного пространства», а не из количества пищевых калорий. Земля может прокормить гораздо больше «ртов», чем нормальных человеческих существ, которым нужна разумная степень свободы и право на счастье.

Широкая публика, да и многие специалисты введены в заблуждение неполным учётом расходов на сельское хозяйство. Не учитывается стоимость энергетических затрат, не учитываеnся, во что обходится обществу загрязнение окружающей среды, неизбежно сопровождающее массовое использование машин, удобрений, пестицидов, гербицидов и других сильнодействующих химикалий.

По-настоящему пригодны для сельского хозяйства лишь 24% суши. Только эта площадь годится для интенсивного ведения хозяйства. Орошение обширных засушливых земель и использование океанов потребовали бы крупных капиталовложений и имели бы значительные отдалённые последствия для глобального равновесия погоды и атмосферы, причём некоторые из этих последствий могут быть весьма опасными.

Принцип биологического накопления
Пример накопления ДДТ в пищевой цепи (Вудвелл, Верстер и Айзексон), 1967 (частей на миллон)
Вода — 0,00005
Планктон — 0,04
Хибогнатус — 0,23
Ципринодон — 0,94
Щука (хищник) — 1,33
Рыба-игла (хищник) — 2,07
Цапля — 3,57 (питается мелкими животными)
Крачка — 3,91 (питается мелкими животными)
Серебристая чайка (падальщик) — 6,00
Скопа, яйцо — 13,8
Крохаль (утка, питающаяся рыбой) — 22,8
Баклан (питается более крупной рыбой) — 26,4

Отношение валовой продукции фотосинтеза к поглощённому свету равна 2-10%, и эффективносnь переноса продукции между вторичными трофическими уровнями составляет обычно 10-20%. Многих озадачивала очень низкая первичная эффективность характерная для интактных природных систем, в сравнении с высоким КПК электромоторов и других двигателей. Это привело к мысли о необходимости серьёзно рассмотреть возможность увеличения эффективности процессов, происходящих в природе. На самом деле долгоживущие, крупномасштабные экосистемы нельзя приравнивать в этом отношении к короткоживущим механическим системам. Во-первых, в живых системах много «горючего» уходит на «ремонт» и самоподдержание, а при расчёте КПД двигателей не учитываются расходы энергии на ремонт и т.д. Иначе говоря, помимо энергии горючего много энергии (человеческой или иной) тратится на поддержание работоспособности машины, на её ремонт и замену и без учёта этих расходов двигатели нельзя сравнивать с биологическими системами. Ведь биологические системы саморемонтируются и самоподдерживаются. Во-вторых, быстрый рост может иметь большое значение для выживания, чем максимальная эффективность использования «горючего». Простая аналогия: автомобилисту может быть важнее быстро достичь пункта назначения, развив скорость 80 км/ч, чем с максимальной эффективностью использовать бензин. Инженерам важно понять, что любое повышение эффективности биологической системы обернётся увеличением затрат на её поддержание. Всегда наступает такой предел, после которого выигрыш от роста эффективности сводится на нет ростом расходов (не говоря уже о том, что система может войти в опасное колебательное состояние, грозящее разрушение).

Причины загрязнения вод и способы борьбы с ними не удаётся обнаружить если смотреть лишь на воду; наши водные ресурсы страдают из-за плохого хозяйствования на всей площади водосбора, который и должен рассматриваться в качестве хозяйственной единицы.

Много фосфатов попадает в море, где часть их отлагается в мелководных осадках, а часть теряется в глубоководных. Деятельность человека ведёт к усиленной потере фосфора, что делает его круговорот менее совершенным. Хотя человек вылавливает много морской рыбы, Хатчинсон считает, что в год этим способом на сушу возвращается всего около 60000 т элементарного фосфора. Добывается же ежегодно 1-2 млн. т. фосфоросодержащих пород; большая часть этого фосфора смывается и выключается из круговорота. По мнению агрономов, это не должно нас особенно беспокоить, так как разведанные запасы фосфоросодержащих пород достаточно велики. Существует, однако, ещё одна причина для опасений — перегруженность водных путей растворёнными фосфатами из-за усиленного их выноса, который не может быть уравновешен «синтезом протоплазмы» и «осадкообразованием». Но в конце концов нам придётся серьёзно заняться возвращением фосфора в круговорот, если мы не хотим погибнуть с голоду. Конечно, кто знает, быть может, геологические поднятия в ряде районов Земли сделают это за нас, вернув на сушу «потерянные отложения»? Сейчас ведутся эксперименты по орошению наземной растительности сточными водами, вместо того, чтобы прямо сбрасывать их в водные пути.

Предполагают, что плотины, препятствующие ходу лососей в реки на нерест, приводят к сокращению численности не только лосося, но и непроходной рыбы, дичи и даже к уменьшению продукции древесины в некоторых северных областях Запада США. Когда лососи нерестятся и гибнут в глубине материка, они оставляют там запас ценных питательных веществ, возвращённый из моря.

Экосистемы северных и тропических лесов содержат примерно одинаковое количество органического углерода, но в северном лесу больше половины этого количества находится в подстилке и почве, а в тропическом более трёх четвертей углерода содержится в растительности.

У большинства видов сельскохозяйственных культур и целого ряда «диких» видов растений на каждый грамм произведённого сухого вещества тратится в результате транспирации 500 г воды и более.

Концепция сообщества имеет большое значение в экологической практике, так как «функционирование организма зависит от сообщества». Поэтому если мы хотим «контролировать» какой-то вид, т.е. способствовать его процветанию или, напротив, подавить его, то часто лучше модифицировать сообщество, чем предпринимать прямую «атаку» на этот вид.

Основываясь на медицинской теории стресса, выдвинутой Селье (теория общего адаптационного синдрома), Кристиан и его сотрудники (см. Кристиан, 1950, 1961 и 1963, Кристиан и Дэвис, 1964) собрали многочисленные данные как для природных, так и для лабораторных популяций, показывающие, что в условиях перенаселённости у высших позвоночных происходит увеличение надпочечников; это один из симптомов сдвига нейро-эндокринного равновесия, который в свою очередь сказывается на поведении животных, репродуктивном потенциале и устойчивости к заболеваниям и другим стрессовым воздействиям. Комплекс таких изменений нередко вызывает стремительное падение плотности популяции. Например, зайцы-беляки при максимальной плотности часто гибнут от «шока», который, как было показано, связан с увеличением надпочечников и другими признаками нарушения эндокринного равновесия.

«Городская агрегация» благоприятна для человека, но лишь до определённого предела. Увеличение плотности выше определённой величины оказывает угнетающее воздействие даже на те популяции, которые выигрывают от внутривидовой специализации особей. На повестке дня стоит сейчас вопрос объективной оценки оптимальной величины городов. Города, так же как и колонии пчёл и термитов, могут во вред себе оказаться слишком большими!

Будучи эгоцентричным, человек впадает в заблуждение и считает, что, одомашнивая другой организм путём искусственного отбора, он просто «подчиняет» природу своим целям. На самом же деле одомашнивание — это палка о двух концах и вызывает у человека такие же изменения (если не генетические, то, во всяком случае, экологические и социальные), как и у одомашненного организма. Поэтому человек в той же мере зависит от кукурузы, как кукуруза зависит от человека. Общество, хозяйство которого построено на кукурузе, развивается в культурном отношении совершенно по-иному, нежели общество, занятое пастбищным скотоводством. Ещё вопрос, кто у кого в рабстве!

Это перекликается с мыслями Джареда Даймонда, изложенными в книге «Ружья, микробы и сталь. Судьбы человеческих обществ».

«Стратегия» сукцессии (развития экосистемы) как быстро протекающего процесса в своей основе сходна со «стратегией! длительного эволюционного развития биосферы: усиление контроля над физической средой (или гомеостаз со средой) в том смысле, что система достигает максимальной защищённости от резких изменений среды. Развитие экосистем во многом аналогично развитию отдельного организма.

Современное сельское хозяйство основано на селекции растений, на быстрый рост и пищевую ценность, что, конечно, делает их восприимчивыми к насекомым-вредителям и болезням. Следовательно, чем интенсивнее мы ведём отбор на такие признаки, как сочные листья и быстрый рост, тем больше усилий мы должны затрачивать на химические средства борьбы с болезнями, а это в свою очередь повышает вероятность отравления полезных животных, не говоря уже о самом человеке. Почему бы не практиковать также и обратную стратегию: отбор малосъедобных растений или растений, вырабатывающих в процессе роста свои собственные системные инсектициды, с последующей переработкой чистой продукции в продукты питания путём микробиологического или химического обогащения на пищевых фабриках? Тогда мы могли бы направить биохимические исследования на изучение процессов обогащения, вместо того чтобы отравлять наше жизненное пространство химическими ядами!

По сравнению с океаном и сушей пресные воды занимают небольшую часть поверхности Земли, но их значение для человека поистине огромно. Объясняется это рядом причин. Во-первых, пресноводные водоёмы — самый удобный и дешёвый источник воды для бытовых и промышленных нужд. (Мы можем и в будущем, вероятно, будем получать большую часть пресной воды из морской, но стоимость такой воды чрезвычайно высока, если учесть расход энергии и возрастающее при этом засоление среды) Во-вторых, пресные воды — это узкое место планетарного гидрологического цикла. И наконец, в-третьих, пресноводные экосистемы представляют собой самые удобные и дешёвые системы по переработке отходов. Человек настолько злоупотреблял использованием этого природного средства, что теперь уже стала очевидной необходимость прилагать значительные усилия для немедленного уменьшения возникшего стресса. В противном случает вода станет основным лимитирующим фактором для человека как биологического вида!

Одна лишь технология не в силах разрешить дилемму роста населения и загрязнения среды; необходимо привести также в действие моральные, правовые и экономические ограничения, порождаемые глубоким и полным осознанием общественностью того факта, что человек и ландшафт составляют единое целое.

К сожалению, в глазах широкой публике специалист по охране природы нередко выглядит некой антиобщественной личностью, которая всегда выступает против любых начинаний. На самом же деле он выступает только против бесплановых начинаний, которые нарушают равным образом и экологические, и человеческие законы.