Print 
PDF
Первичная продукция в экосистемах аналогична ВВП в экономике – это масса новообразованного органического вещества за определённый период времени (обычно год). Её делят на валовую и чистую: первая – всё органическое вещество, «добавленного» за счёт работы растительности, вторая – первая минус расходы на дыхание (которые, например, в тропических лесах могут «съедать» почти всю насинтезированную органику, особенно в жаркие и сухие годы).
Главный природный ресурс, потребляемый человечеством — не железо и нефть, а биомасса (см.таблицу), поэтому существенно, какую часть продуктивности экосистем люди отчуждают себе, а какую часть оставляют природе, достаточно ли её для поддержания круговоротов и функционирования биосферы
А сколько можно изымать первичной продукции, чтобы не нарушить функционирование естественных экосистем? Вопрос не праздный: при самом жёстком экологическом законодательстве рыночная экономика обладает достаточными стимулами, чтобы мотивировать природопользователей «изъять всё» (или «загрязнить всё»), погубив дикую природу и оставив нас на бобах. Примерно как в 1994 году в приграничных районах Карелии: туда первый раз пустили финские передвижные пункты, принимавшие грибы, ягоды и т.д. дары леса. Местное население собрало и сдало всё, не оставив ни зверю, ни тетеревиным птицам.
«Чистая первичная продукция, т.е. суммарное количество органического вещества, произведенного за определенное время растениями, оценивается сейчас для всей суши как 56.8 x 1015 г (=млрд. т) углерода в год1. Эта величина рассчитана на основании данных по состоянию растительного покрова (как естественного, так и на возделываемых землях), полученных в разное время года с помощью космических аппаратов.
Часть первичной продукции потребляется животными, в том числе человеком, и хотя общая биомасса Homo sapiens составляет не более 0.5% от биомассы всех гетеротрофов, изъятие им растительной продукции непропорционально велико, поскольку расходует он ее не только на собственное питание, но и на корм скоту, в качестве топлива, материала для производства мебели, бумаги, тканей и прочих хозяйственных нужд. В зависимости от принятой методики расчетов оценки доли изымаемой человеком первичной продукции суши сильно расходятся – от 3 до 39%.
Недавно группа исследователей во главе с Марком Имхоффом2 из Центра биосферных исследований при НАСА (Гринбелт, Мэриленд, США) предприняла новую попытку расчета этих показателей и составила карты, демонстрирующие распределение по всему земному шару как абсолютной величины изымаемой первичной продукции, так и отношения этой величины к первичной продукции данного региона. Первым шагом исследования был выбор коэффициентов, связывающих массу потребляемого продукта, например, пищи, с той массой растений, которую нужно было изъять из природы (в широком смысле, включая возделываемые земли), чтобы данный продукт получить.
По результатам расчетов Имхоффа и его коллег годовая оценка суммарного изъятия человеком первичной продукции на суше составила 11.54 x 1015 г углерода, или 20.32% всей годовой чистой первичной продукции. Поскольку в своих построениях авторы опирались на разные приводимые в литературе оценки тех или иных показателей, они помимо среднего значения привели также величины, полученные при использовании имеющихся низких и высоких оценок. Соответствующие величины оказались равными 8 x 1015 г и 14.81 x 1015 г углерода в год (в процентах от первичной продукции это составляет 14.10% и 26.07%). Любопытно сопоставление разных «статей расхода» потребляемой человечеством первичной продукции. Так, производство пищи требует изъятия в год 4.09 x 1015 г углерода, а использование растений в качестве топлива – примерно такого же количества вещества – 4.31 x 1015 г углерода. Карта, показывающая распределение абсолютных величин изымаемой первичной продукции по земному шару, соответствует распределению плотности населения, но учитывает также различия в уровне потребления на душу населения. Для развитых стран оно составляло 3.2 т С в год на человека, а для развивающихся, на которые приходится 83% всего населения Земли, — 1.8 т С в год на человека. Области максимального потребления первичной продукции – это весть Индостан и Юго-Восточная Азия (прежде всего восточные районы Китая, Япония, Корейский полуостров и полуостров Индокитай), некоторые области экваториальной Африки, восточные районы Сев. Америки и некоторые районы Центральной Америки. Любопытна карта, показывающая распределение отношения чистой первичной продукции, изымаемой человеком, к чистой первичной продукции, характерной для данной местности. Для большей части северной Евразии, Северной Америки, Южной Америки и Австралии рассчитанные величины очень низки (доли процента, или 10-20 % в густонаселенных районах), но для севера Индии (полоса, тянущаяся вдоль Гималаев), восточных районов Китая и запада Аравийского полуострова величины потребления превышают чистую первичную продукцию данной местности в десятки и даже сотни раз. Очевидно, что население существует здесь исключительно за счет импортируемого продовольствия и других товаров, получаемых из растительного сырья (строительный лес, ткани и т.п.).
1 Cramer W. et al. Comparing global models of terrestrial primary productivity (NPP): overview and key results // Glob. Change Biol. 1999. V. 5 (Suppl. 1). P. 1-15.
2 Imhoff M.L., Bounoua L., Ricketts T. et al. Global patterns in human consumption of net primary production // Nature. 2004. V. 429. P. 870-873.
Алексей Гиляров. «Какую часть первичной продукции потребляет человечество?»
Алексей Гиляров «Человечество скоро столкнётся с нехваткой ресурсов»Далее эти оценки были уточнены.
«Еще пять лет назад считалось (см. Habert et al., 2007), что в 2000-е годы человечество изымало с суши за год 15,5 Пг углерода (или 23,8% всей чистой первичной продукции суши). Однако в работе этого года, выполненной при участии [Стивена В.] Раннинга, указывалось уже на то, что человечество изымает для своих нужд 38% чистой первичной продукции. Считается, что оставшиеся 62% (а это около 38 Пг углерода в год) достанутся следующим поколениям. Но на самом деле 53% всей чистой первичной продукции не могут быть использованы, поскольку представлены продукцией подземных органов (прирост корней), а также продукцией растительности на территории национальных парков и труднодоступных территорий. Поэтому на самом деле в распоряжении человека остается всего 5 Пг углерода в год, или примерно 10% всей чистой первичной продукции суши.
Под сельское хозяйство сейчас занято 34% территории суши, а увеличение этой доли может быть только очень незначительным, в основном в Африке и Южной Америке. В ряде случаев, прежде всего в областях, занятых влажными тропическими лесами, первичная продукция на возделываемых землях значительно меньше той, что была свойственна природным экосистемам, существовавшим на этом месте раньше, но представлена она компонентами, имеющими для человека в данный период времени большую ценность. Однако в случае засушливых земель орошение и применение удобрений позволяют увеличить чистую первичную продукцию в несколько раз по сравнению с исходной.
Более точный прогноз требует введения целого ряда предположений, однако вопрос о том, будет ли достигнут допустимый предел в использовании чистой первичной продукции, уже не стоит. Вопрос заключается в том, когда он будет достигнут. Наиболее часто даваемые прогнозы — это несколько десятилетий».
Обобщая все соответствующие данные, Йохан Рокстрём с соавторами предложили понятие «планетарных границ» (planetary boundaries) для обозначения девяти переменных величин, задающих пригодность Земли для обитания человека, в том числе:
«1) изменениe параметров климата (содержания в воздухе СО2 и потока энергии, который нагретая солнцем Земля переизлучает в космос);
2) скорость потери биоразнообразия (число вымерших видов в расчете на миллион видов за год);
3) изменения в глобальных круговоротах азота (количество азота, изымаемого человеком из атмосферы для своих нужд) и фосфора (количество фосфора, выносимого реками в океан и таким образом утерянного для дальнейшего использования человеком);
4) скорость разрушения озонового слоя стратосферы;
5) скорость закисления океана;
6) расходование человеком запасов пресной воды на суше;
7) изменения в использовании земли (процент земной поверхности, превращенный в поля);
8) рост содержания аэрозолей в атмосфере (особенно в некоторых районах);
9) рост химического загрязнения окружающей среды (органические поллютанты, пластик, тяжелые металлы, радиоактивные материалы и т. п.)».
Алексей Гиляров, ibid.
Сейчас человечество развивается так, что некоторые из этих девяти «границ» уже нарушены, в отношении других ситуация развивается в сторону их нарушения, причём с ускорением. В этом и состоит проблема глобального экологического кризиса «с нашей эгоистической точки зрения» — он меняет среду обитания человечества так, что она может повсеместно стать непригодной для Homo sapiens. Если не в отношении биологического воспроизводства популяций нашего вида, то в отношении современных форм расселения (города) и промышленного производства, обеспечивающих приемлемое качество жизни и/или надежду на его рост.
