ПОПУЛЯЦИИ И СООБЩЕСТВА

В природе все хорошо прилажено друг к другу — живое и неживое. Разделить их практически невозможно. Как можно говорить об атмосфере Земли и не помнить о том, что она создана живыми организмами! То же относится к почве. Без живых организмов нельзя представить себе круговорот веществ, как органических, так и неорганических. Круговорот каждого вещества как раз и возможен потому, что вся машина, обеспечивающая его, работает качественно и слаженно. Уберите хотя бы одну шестеренку из миллионов таковых в данной машине, и начнутся сбои. Все остается так хорошо пригнанным друг к другу, согласованным до тех пор, пока не включается во всю эту цепь человек с его деятельностью. Человек не только не способен включаться в эту единую цепь так, чтобы она продолжала работать так же бесперебойно, ритмично, как и без него. Он практически не способен даже понять, что такая единая цепь существует и что он может продолжать существовать только в том случае, если его звено будет столь же согласованным со всей цепью, как и все остальные. В силу этого незнания и непонимания человеком общая цепь преобразования веществ, круговорот вещества в природе по многим направлениям обрывается. Эффект накапливается, и нет никаких механизмов, чтобы он со временем уменьшился. Примеров этому множество. Честно говоря, вся деятельность человека от начала и до конца является таким примером. Трудно назвать хотя бы одно изобретение или техническое новшество, придуманное человеком (от топора до ядерной бомбы), которое включалось бы в эту единую природную цепь и не вызывало более или менее страшные катаклизмы.

Об этом мы говорим не для того, чтобы в сотый раз напомнить читателю об угрозе экологической катастрофы. Мы об этом говорим потому, что занейтрализовать последствия деятельности человека могут только другие живые организмы, живущие на Земле. Они берут удар на себя и пытаются выровнять положение. Но они тоже не все могут. Есть пределы, за которыми они бессильны. Мы должны знать эти пределы, а также возможности биосферы по нейтрализации последствий деятельности человека. Для этого мы должны представлять себе жизнь, функционирование живых организмов в биосфере. Поэтому надо довольно тщательно рассмотреть взаимодействие между различными группами (видами, популяциями, сообществами) живых организмов, а также законы, управляющие их жизнью в целом.

Живые организмы, животные, живут не каждый сам по себе, а группами. Благодаря этому они выживают. Такие группы биологи называют популяциями (от лат. популус — народ). Если быть точными, то популяция — это не просто группа любых животных, а группа особей одного вида, которая занимает определенное пространство. Кстати, человечество также является популяцией. К нему этот термин (народ) подходит в точности. Если отдельная особь, отдельное животное может жить только определенное время, то популяция теоретически может жить вечно: одни особи умирают, а другие рождаются, а общая численность остается неизменной. Живой организм — это система. Популяция — также единая система (надорганизменная), которая обеспечивает жизнь отдельных организмов, особей. Важными характеристиками любой популяции являются: численность, плотность, возрастной состав, соотношение полов, рождаемость, смертность, пространственное распределение.

Численность популяции может быть самой различной, но не любой. Если животных так мало, что они не встречают друг друга, то они не составляют единую группу, единую систему. В конце концов, они не смогут размножаться, «обмениваться генетической информацией». Значит, численность популяции не может быть меньше некоторого минимального числа особей. Так, специалисты считают, что если число крупных животных в популяции менее 2000, то популяция находится под угрозой исчезновения. Численность популяции не может быть и бесконечно большой. Это просто нереально. Она не сможет прокормиться, разместиться на данном пространстве, на данной площади.

Число особей популяции, которая приходится на единицу площади, называют плотностью популяции. Плотность часто удобнее измерять не числом особей, а массой этих особей (биомассой). Можно рассматривать не только плотность по площади, но и плотность по объему. Если берут все пространство, занимаемое популяцией, то вычисляют среднюю плотность популяции. Но особи (или биомасса) могут быть распределены в пространстве неравномерно.

Поэтому бывает целесообразным определять не среднюю плотность, а плотность в определенных участках пространства. Такая плотность, равная численности (или биомассе) популяции на единицу обитаемого пространства, называется удельной, или экологической, плотностью. В данном случае число особей (или биомассу) делят на величину того пространства (или площади), которая занята популяцией.

Важной характеристикой популяции является ее возрастной состав. Для каждой популяции в нормальном ее развитии имеется свой оптимальный жизненный возрастной состав. Если популяция является растущей, то она характеризуется преобладающим числом молодых особей, которые быстро размножаются. Если в популяции преобладают особи старческого возраста, то она является сокращающейся (по численности). Сбалансированные, стабильные популяции, которые формируются в благоприятных условиях, состоят из оптимального количества особей всех возрастов. Специалисты выделяют в популяции три возрастные группы. Это: молодь — те особи, которые еще не достигли половой зрелости; репродуктивная (воспроизводящая) часть популяции, которая и обеспечивает поддержание численности вида путем размножения; и старческая часть популяции. Для возраста «молодь» специалисты используют термин пререпродуктивный, то есть дорепродуктиный. Для старческого возраста используют термин пострепродуктивный, то есть послерепродуктивный.

Для наглядности возрастной состав специалисты изображают в виде фигур, чаще всего похожих на пирамиды. Их так и называют — возрастными пирамидами. В стабильной популяции в возрастной пирамиде с увеличением возраста численность уменьшается постепенно. Если популяция растущая, то возрастная пирамида, естественно, имеет широкое основание, которое быстро уменьшается с увеличением возраста — высоты пирамиды. Такие же пирамиды применяют для наглядной характеристики человеческой популяции. В этом случае одна половина возрастной пирамиды отражает соотношение возрастов у мужчин, а другая — у женщин. То есть пирамида становится возрастно-половой. Форма пирамиды отражает многие процессы в популяции (обществе).

Соотношение полов в популяции является важной характеристикой популяции. У высших животных и растений число особей женского и мужского полов различно. Оно составляет 50:50 у большинства теплокровных животных. Но часто имеется сдвиг в сторону преобладания самок. У карася, например, соотношение полов составляет 9:1 (в пользу самок). В человеческой популяции это соотношение составляет 515: 485 и сохраняется весьма устойчивым.

Различают максимальную и реальную рождаемость (плодовитость). Ясно, что максимальная — это максимально возможная, допустимая физиологически. Реальную, реализованную рождаемость (плодовитость) еще называют экологической. Чаще всего экологи оперируют именно этим показателем, который обозначает увеличение численности популяции при фактических, реальных условиях окружающей среды. Естественно, что реальная рождаемость (плодовитость) зависит от численности популяции, ее полового и возрастного состава и, конечно, от условий жизни, то есть от физических условий среды. Чтобы определить рождаемость, необходимо общее число вновь появившихся особей поделить на тот промежуток времени, в течение которого они появились. Используют еще и понятие удельной рождаемости, то есть полученное выше число надо еще поделить на число всех особей в популяции.

Гибель особей в популяции характеризуют смертностью, которая равна числу особей, погибших за данный отрезок времени. Если это число поделить на число всех особей в популяции, то получится удельная смертность. Естественно, смертность можно определить для всей популяции или же для какой-либо ее части. Как и в случае рождаемости, специалисты рассматривают смертность реализованную, или экологическую, то есть определяемую реальными условиями среды. Как выделяют максимальную (максимально возможную) рождаемость, так выделяют и минимальную (минимально возможную) смертность. Это та смертность, которая могла бы быть в идеальных условиях. Но в реальных, то есть в менее благоприятных условиях смертность выше. Это и есть реализованная смертность. Физиологическая продолжительность жизни определяется смертью по старости. Не все доживают до этого возраста, поэтому средняя экологическая продолжительность жизни значительно меньше физиологической. Экологи широко используют термин — выживаемость популяции. Эта величина дополняет смертность до единицы. То есть выживаемость равна единице за вычетом смертности. Если бы смертность отсутствовала, то выживаемость составила бы единицу, то есть была бы стопроцентной. Обычно определяют смертность в популяции последовательно, через определенное время. По этим данным составляют статистические таблицы выживания. По таблицам выживания строят кривые выживания. Это наглядные рисунки, графики, на которых показано, как меняется число выживших на тысячу особей в зависимости от возраста. Возраст выражен в процентах к продолжительности жизни.

Численность популяции меняется с сезоном от года к году. Годичные изменения могут зависеть от тех изменений, которые контролируются изменениями осадков, температуры и других объективных условий окружающей среды. Но они также зависят от условий, связанных непосредственно с популяцией. Это — доступная пища, болезни и др. Популяция характеризуется определенным распределением в пространстве. Это распределение может быть равномерным, случайным или же скученным, то есть групповым. Последнее является наиболее распространенным. Именно групповое распределение популяции обеспечивает наиболее высокую стабильность, устойчивость по отношению к неблагоприятным условиям окружающей среды. Группирование особей популяции называют агрегацией. Она может происходить по разным причинам, например, в связи с размножением или из-за различий в свойствах, качестве местообитания. Стимулом к группированию, агрегации могут быть и изменения погодных условий в течение суток или в продолжение сезона. У высших животных агрегация происходит преимущественно в силу социального привлечения.

Важной характеристикой группы живых организмов является ее выживаемость. Ухудшая условия окружающей среды, человек оказывает таким путем отрицательное влияние на выживаемость. Выживаемость больше у живых организмов, которые сгруппированы. Здесь дело не только в том, что группа растений лучше противостоит ветру и эффективнее сохраняет влагу, а животные, сбитые в группу, лучше находят корм и т. д., но и значительно глубже. Смысл этого станет ясен из таких фактов. Если в воду введен яд, то при определенной дозе яда группа рыб выживает, в то время как одна отдельная рыба в такой воде с ядом непременно погибает. Но если эту отдельно взятую рыбу поместить в воду с ядом, в которой находилась до этого группа рыб, то она останется живой. Слизь и другие выделения находившихся до этого в воде рыб способствуют противодействию яду. В случае с пчелами преимущество группы над одной особью объясняется и тем, что группа пчел эффективно греет друг друга, выделяя и сохраняя достаточно тепла для выживания всех особей. Отдельно взятая пчела при той же температуре сама себя согреть не сможет и она погибнет. Еще пример. Птицы, живущие колониями, не могут размножаться, если колония меньше некоторой численности.

Различают пассивную агрегацию, которая является реакцией на определенный внешний фактор, и социальную агрегацию. Для последней характерна специализация особей и социальная иерархия. Ярким примером социальной агрегации являются насекомые — термиты, муравьи, пчелы и позвоночные.

Кроме факторов, способствующих скучиванию особей, действуют и такие, которые препятствуют агрегации. Ими могут быть как конкуренция за дефицитные ресурсы, так и прямой антагонизм. Последний выражен у растений, микроорганизмов и низших животных. Антагонизм реализуется через химические изолирующие механизмы. В результате происходит уничтожение ближайших соседей и сильная скученность не достигается; живые организмы вследствие этого распределяются в пространстве по случайному или равномерному закону. У животных позвоночных, а также высших беспозвоночных образуется пространство — семейный или индивидуальный участок. Если он надежно защищен от посягательства соседей, то его называют территорией.

Между двумя популяциями, которые составляют сообщества, могут быть различные отношения. Они могут быть нейтральными, безразличными (обозначают символами 00). Они обе могут подавлять друг друга (—) — это взаимное конкурентное подавление друг друга, или же они находятся в конкуренции за общий ресурс. Естественно, при этом они обе воздействуют друг на друга отрицательно. Это тоже (—). Одна популяция подавляет другую, не испытывая давления с ее стороны (+-). Такие отношения между популяциями называют аменсализмом (от лат. аменс — безрассудный, безумный). Одна популяция живет за счет другой (+-) — паразитизм (от греч. паразитос — нахлебник). При хищничестве одна популяция неблагоприятно воздействует на другую (+-). Она ее уничтожает (поедает), нападая на нее, но сама зависит от своей жертвы. Имеется и такая ситуация, при которой одна популяция извлекает пользу от того, что имеется тут же вторая популяция. При этом другой популяции это безразлично (+0). Встречается и ситуация, когда обе популяции от объединения выигрывают (++), но они могут так же спокойно жить друг без друга, то есть коллективные, ассоциативные отношения для их существования не обязательны. Такие отношения называются протокооперацией, то есть состоянием, предшествующим кооперации. В случае, если две популяции объединились со взаимной выгодой (++), но иных вариантов существования у них нет — одна без другой существовать не может, — явление называется мутуализмом (от лат. мутуус — взаимный).

Сообщество популяций на определенном этапе формируется, стабилизируется, а через некоторое время распадается, гибнет. На начальных стадиях развития сообщества проявляются негативные взаимодействия. Кстати, начальная стадия в развитии сообщества может возникнуть не только в начале формирования сообщества, но и после того, как нормальное функционирование сообщества было нарушено действием природных факторов или же обусловлено последствиями деятельности человека. Ясно, что чем больше негативных отношений, чем больше минусов, тем больше потери в сообществе, тем меньше выживаемость. По мере развития оптимизации сообщества, а точнее всей экосистемы, количество негативных воздействий уменьшается, а положительных увеличивается.

Естественно, выживание сообщества растет, поскольку увеличивается выживаемость составляющих ее видов. Ясно, что в новых, только что сформировавшихся сообществах количество негативных, отрицательных связей больше, чем в сообществах, которые существуют давно, то есть в старых сообществах. Следует особо подчеркнуть, что негативные, отрицательные взаимосвязи (паразитизм, хищничество) не являются вредными. Сообщество представляет собой систему, в которой все связи, все взаимоотношения представляют единое целое. Известно, что паразиты и хищники полезны для популяций, которые не имеют собственных механизмов регуляции численности. Негативные взаимосвязи также ускоряют (могут ускорять) естественный отбор. Благодаря им возникают новые адаптации.

Рассмотрим указанные типы взаимодействия между различными популяциями в сообществе подробнее.

Нейтрализм (00) нет смысла рассматривать, поскольку при этом взаимодействии ни одна из популяций в сообществе не влияет на другие. Все в данной популяции происходит так, как будто в сообществе других популяций не существует.

Наиболее рельефными являются взаимодействия в виде конкуренции, а также паразитизма и хищничества. В этих взаимоотношениях выживаемость одной популяции зависит от другой популяции, которая входит в данное сообщество. Как уже говорилось, между популяциями сообщества могут иметь место такие взаимоотношения, при которых происходит взаимное прямое подавление обоих популяций, обоих видов. Ясно, что такое конкурентное взаимодействие отрицательно сказывается на росте и выживании всех конкурирующих популяций (видов). Любопытно, что если конкурируют два вида, которые являются близкородственными или же сходными в других отношениях, то в конце концов остается только один вид. Специалисты этот феномен называют принципом конкуретного исключения (то есть некоторые виды исключаются из сообщества путем конкурентной борьбы). Но если конкурирующие виды не являются сходными, то между ними через некоторое время может наступить равновесие. Возможны и другие варианты: один вид вытесняет конкурента на другую территорию, либо заставляет конкурента перейти на другую диету, то есть использование другой пищи, которая данному виду (победителю) не нужна.

Имеется и еще один возможный исход при конкуренции сходных видов. Он лишен трагизма — исчезновения одного из видов. Конкурентная борьба разрешается без жертв. Конкуренты раздвигают периоды своей активности в течение суток и даже сезонов. Кроме того, один из видов переходит на другую диету, о чем уже говорилось. Специалисты считают, что если проходит достаточно много времени, то природа стремится исключить или предотвратить длительную конфронтацию, противоборство видов, которые имеют сходный образ жизни.

Конкурентная борьба между видами (популяциями) в пределах сообщества может происходить и путем непрямого подавления при дефиците общего для конкурирующих видов ресурса. В данном случае речь идет о конкуренции из-за ресурсов. Это, естественно, также (—). Когда два вида конкурируют не из-за ресурсов, а являются взаимными хищниками или выделяют вещества, которые являются вредными друг для друга, то такие отношения специалисты определяют термином — аллелопатия, или антибиоз.

При конкуренции подавляются оба конкурирующих вида. При хищничестве и паразитизме — только один из видов подавляется. Это жертва или хозяин. При таком взаимодействии видов одному из них хорошо, а другому плохо. Но в длительно существующих сообществах острота проблемы снимается (то есть уменьшается угроза вымирания, уничтожения вида), проявляется тенденция уменьшения отрицательного влияния одного вида на другой.

Но такую застабилизировавшуюся систему можно вывести из этого состояния. Это может быть сделано разными способами. Во-первых, это может случиться, если в систему (сообщество) вселится организм, который обладает потенциально высокой скоростью собственного роста, причем в самой экосистеме механизмы регуляции численности или мало эффективны, или вообще отсутствуют. Во-вторых, неравновесное состояние экосистемы может возникнуть в результате резких изменений условий в окружающей среде. Система в результате этого теряет способность к саморегуляции, поскольку необходимая для регуляции по принципу обратной связи энергия существенно уменьшается, что может быть результатом наступившей нестабильности экосистемы. Эпидемии, эпизоотии и эпифитотии. Оба описанных выше варианта может создавать человек в результате своей деятельности. Не задумываясь об этом, он выводит и внедряет в экосистемы новых потенциальных вредителей, создает стрессовые ситуации в экосистемах, применяя ядохимикаты и вообще загрязняя окружающую среду. В сообществах между разными видами (популяциями) наряду с негативными взаимодействиями происходят и положительные. В одном случае один вид (его называют комменсалом, от фр. комменсал — сотрапезник) получает выгоду от объединения, тогда как другому виду это безразлично. Комменсализм обозначается как (+ 0). В другом случае взаимодействие видов в сообществе благоприятно для обоих видов (+ +). Такое взаимодействие не является обязательным для существования видов. В третьем случае такое объединение не только взаимополезно (+ +), но и обязательно для существования обоих видов. В первом случае одна популяция имеет преимущество. Во втором — имеет место протокооперация, когда пользу получают обе популяции. В третьем случае взаимодействие самое тесное. Оно не только положительное для обеих популяций, но и является обязательным для обеих популяций. Примером комменсализма могут служить морские животные. Так, в норках крупных морских червей живут «как части» более 13 видов — рыбы, моллюски, крабы, черви и др. Они не приносят ни вреда, ни пользы своему хозяину, хотя и питаются остатками пищи с его стола. Протокооперация распространена очень широко, практически повсюду. Так, например, к спине крабов прикрепляются кишечно-полостные и способствуют их выживаемости, поскольку маскируют их и защищают от опасности. Сами же прилипалы делают это не бескорыстно — они получают от краба кусочки пищи. Этот пример показывает, что протокооперация не является обязательной для существования как краба, так и кишечнополостных. Симбиоз наступает тогда, когда подобные два живых организма не могут жить один без другого. Причем эти организмы, как правило, имеют очень разные потребности. Еще один пример такого (облигатного) симбиоза: бактерии, обитающие в рубце жвачных.

 

ПИЩЕВЫЕ ЦЕПОЧКИ

И ЦИРКУЛЯЦИЯ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ

Загрязнители окружающей среды перераспределяются в пространстве не только вследствие движения воздуха, воды и т. д., но и потому, что они попадают в пищу живым организмам. В этом случае путь не может быть очень сложным. Результаты этого могут быть неожиданными. Например, небольшие количества ядов, применяемые на болотах для борьбы с комарами, могут в конце концов привести к гибели птиц, у которых эти концентрации увеличиваются в сотни и тысячи раз. Происходит это потому, что яд попал в пищевую цепь и переходит от одних организмов к другим, постепенно увеличивая свою концентрацию. Ясно, что правильно оценить последствия загрязненности окружающей среды можно, только изучив все пути циркуляции загрязнителей, и, прежде всего, пищевые пути, или, как их называют, пищевые цепи.

Что такое пищевая цепь? Поле засевают люцерной. Ею кормят телят. Телятиной кормят детей. Это и есть пример пищевой цепи. Для полноты сюда надо добавить еще одно звено, самое первое преобразование энергии Солнца в органическое вещество. Это осуществляет люцерна в процессе фотосинтеза. Мы говорим «звено» и «цепь» не случайно. Каждый из указанных этапов (звеньев) действительно связан в единую цепь. Мы не сможем кормить детей телятиной, если выпадет самое первое звено цепи — поступление солнечной энергии. То же относится ко второму и третьему звену — без травы не будет телят, без телят не будет телятины для детей. Поэтому мы говорим о пищевых цепях.

Пищевые цепи могут иметь различное количество звеньев. Так, вместо люцерны можно посеять рис и кормить им детей. Тем самым мы уменьшим число звеньев цепи, сделаем цепь для детей самой короткой.

Можно привести другой пример. Солнечную энергию преобразует не люцерна, а зеленые растения в морях и океанах — фитопланктон. Им питается зоопланктон. Зоопланктон поедают маленькие хищники-рыбы. Их же поедают более крупные хищные рыбы. Этими рыбами питаются люди. В этом случае количество звеньев пищевой цепочки от начала, то есть от фитопланктона, который первый сумел приобрести энергию, до человека увеличилось. Звенья цепи: фитопланктон, зоопланктон, малый хищник, крупный хищник, человек (тоже хищник).

Все в природе может нормально существовать продолжительное время — если будет сохраняться баланс. Если образуется определенное количество органического вещества, то это же его количество в течение какого-то времени должно разлагаться, использоваться. Круг должен обязательно замкнуться.

Вернемся к примеру с фитопланктоном. Его поедает (специалисты говорят «выедает») зоопланктон. Зоопланктон выедают мелкие рыбы (хищники), а их поедают крупные хищные рыбы. Далее, допустим, что крупная хищная рыба (последнее звено в этой пищевой цепи) погибла. Ее никто не съел, она просто погибла, стала трупом. Что дальше? Труп этой рыбы — источник органических веществ. Рассмотренная здесь пищевая цепочка начиналась с того, что фитопланктон благодаря солнечной энергии создавал в процессах фотосинтеза органические вещества. А тут это органическое вещество не надо создавать — оно имеется готовое, его содержит труп хищной рыбы. Что должно происходить дальше, поскольку круговорот прекратиться не может? С этого трупа (гнили) начинается новая пищевая цепочка. Только в ней делают свое дело не рыбы-хищники или другие животные, а их братья меньшие — бактерии, грибки и т. д. Они осуществят разложение данного органического вещества. Если бы разложение не происходило, если бы оно прекратилось, то те элементы, которые нужны живым организмам (биогенные элементы), оказались бы со временем связанными в мертвых остатках. Ясно, что продолжение жизни было бы со временем невозможным.

Из сказанного ясно, что все живое связано друг с другом в определенном порядке через питание, через прохождение энергии. В работе звеньев пищевой цепи (а точнее, пищевых цепей, которые составляют пищевую сеть) участвуют все — от высших животных до бактерий, все живое. Каждое из них делает свое дело, пробегает свою дистанцию из общей эстафеты.

Так, растения, которые за счет солнечной энергии в процессе фотосинтеза образуют органическое вещество — источник энергии для других, — являются производителями (энергии). К сожалению, всем действующим лицам в этой драме присвоены иностранные названия (не только лицам, но и процессам), поэтому производители названы продуцентами, то есть производящими продукцию. Продуценты стоят всегда на первом месте, ближе всего к источнику энергии — Солнцу (конечно, в функциональном плане). Они всегда являются первым звеном пищевой цепочки. Далее от них энергия переходит к другим, которых (всех без исключения) называют «пожирателями». У специалистов это звучит более невинно и пристойно, поскольку они употребляют термин «фаги» (от греч. фагос, что значит пожирающий). Различают крупные пожиратели (макрофаги) и мелкие, микроскопические пожиратели (микрофаги). Всех же, кроме производителей (продуцентов), которые получают энергию от Солнца, называют консументами, от греч. консумо — потребляю. Консумент — это по сути хищник. Но хищник может питаться хищником. Поэтому различают первичные консументы, которые питаются продуцентами, вторичные консументы, питающиеся консументами первичными, и т. д.

При описании пищевых цепочек и сетей специалисты для наглядности широко используют диаграммы, схемы и схематические представления того, что происходит. В частности, широко используются так называемые экологические пирамиды. Суть их состоит в следующем.

Если энергию, которой обладает продуцент (то есть первое звено пищевой цепи), изобразить в виде прямоугольника (кирпича), то он будет служить основанием, фундаментом экологической энергетической пирамиды. Дело в том, что любому пожирателю (фагу) от жертвы, которую он пожирает, переходит только примерно одна десятая часть энергии. Остальная энергия рассеивается в пространстве. Поэтому энергетический «кирпич» этого фага будет примерно в 10 раз короче (сохраним ширину и высоту всех кирпичей одинаковыми). Положим этот энергетический кирпич первичного пожирателя (первичного консумента) на первый, что находится в фундаменте. Вторичный пожиратель, который питается первичным, получит от него (после него!) тоже примерно десятую часть его энергии. Поэтому третий кирпич (характеризующий энергию вторичного консумента) будет еще в 10 раз короче. Если выстроить кирпичи симметрично, то получится пирамида со ступенями, только весьма условно можно ее рисовать без ступеней, поскольку нет плавного уменьшения энергии. Оно происходит от уровня к уровню скачками, причем очень существенными (примерно в 10 раз). Если вы изображаете энергию на каждом пищевом уровне, то более высокий уровень всегда меньше по величине энергии, чем более низкий пищевой уровень. Кстати, специалисты не говорят «пищевой» уровень, а применяют термин трофический (от греч. трофо — питание). Но суть от этого не меняется.

Строили экологические пирамиды не только по величине энергии на каждом трофическом уровне, но и по численности организмов, а также по количеству вещества (биомассы). При этом рекомендуется биомассу измерять не килограммами, а килокалориями. Но оказалось, что такие экологические пирамиды могут быть передернутыми или вовсе не быть пирамидами. Перевернуты они тогда, когда пожиратель по количеству (по числу особей) или же по величине его общей биомассы больше, чем тот, кого он пожирает, то есть продуцента, или же пожирателя более низкого уровня. Так бывает. Например, в озерах и морях зимой производителя энергии (продуцента), то есть фитопланктона, меньше по массе, чем зоопланктона. Значит, вышележащий кирпич будет больше нижележащего. Только летом, в период весеннего «цветения», фитопланктона по массе больше, чем зоопланктона.

Исходя из сказанного, специалисты-экологи рекомендуют не очень обольщаться пирамидами численности и биомассы, тогда как пирамиды энергии считают очень показательными в смысле описания пищевой (трофической) структуры данного сообщества организмов. В сущности, это так и есть, поскольку энергия характеризуется скоростью прохождения массы пищи через пищевую цепь. Поэтому на ее форму не оказывают влияния ни изменение размеров различных особей в сообществе, ни интенсивность потребления ими пищи. Последние моменты сказываются на форме пирамид численности и биомассы. Таким образом, каждое сообщество особей, участвующих в единых пищевых цепочках, может успешно характеризоваться энергетической пирамидой. Она отражает трофическую (пищевую) структуру сообщества.

Трофическая структура сообщества является его фундаментальным свойством, которое весьма устойчиво. Так, если, например, в результате пожара или по другим причинам нарушилось соотношение между хищником и его жертвой — травоядным животным, то оно восстанавливается еще до того, как все виды, которые имелись здесь до бедствия, успеют восстановиться. Таким бедствием, конечно, может быть и обработка инсектицидом.

Что же касается размеров особей сообщества, о которых говорилось выше, то небезынтересно будет узнать, что чем меньше размеры особи, тем больше необходимо пищи (энергии), чтобы его прокормить (конечно, на единицу массы). Взрослому человеку требуется меньше пищи (в пересчете на один килограмм его массы), чем грудному ребенку. Чем меньше животное, тем больше его метаболизм. Но чем меньше организмы, тем они проворнее. Было установлено, что при внесении органики количество рассеиваемой энергии увеличилось в 15 раз, хотя численность бактерий и грибов, ответственных за это, увеличилось менее чем в 2 раза.

Чтобы справиться с этой задачей, им пришлось быстрее «проворачивать» энергию. Более крупные организмы — простейшие — уже на это неспособны, не позволяют размеры. Поэтому их численность возросла существенно. Из сказанного выше ясно, почему размер урожая биомассы на корню (который выражают в общей сухой массе или общей калорийности всех организмов, которые присутствуют в данный момент времени) существенно зависит от размеров особей, составляющих сообщество. Кстати, поток энергии через пищевую цепь при этом сохраняется постоянным. Таким образом, чем крупнее организм, тем выше биомасса («урожай») на корню. Например, урожай бактерий, имеющихся в любой данный момент, будет гораздо ниже урожая рыбы или же млекопитающих, несмотря на то, что эти группы, возможно, используют одинаковое количество энергии.

В самом начале мы говорили о двух пищевых цепочках, одна из которых начиналась с растений, а точнее, от солнечной энергии, а вторая — от уже имеющегося органического вещества в виде трупа. Естественно, это может быть труп как животного, так и растения. Эти две пищевые цепи специалисты называют по-разному, первую пастбищной (если даже речь идет о фитопланктоне), а вторую детритной. Детритом называют органическое вещество, которое вовлечено в процесс разложения. Само слово «детрит» означает продукт распада (от лат. детерере — изнашиваться). Геологи этим термином называют продукты разрушения горных пород. Таким образом, вторая пищевая цепь имеет своим первым трофическим (пищевым) уровнем любые продукты распада органических веществ. Дальше мы эту пищевую цепь рассмотрим подробно, только вначале сделаем еще несколько добавлений к уже приведенным названиям организмов по признаку их питания.

Так, уже известные нам производители-продуценты органических веществ в процессах фотосинтеза специалисты называют автотрофами, то есть самопитающимися. Тех же, кто их поедает, называют гетеротрофами, то есть теми, которых кормят другие (те же автотрофы или другие гетеротрофы).

Надо особо подчеркнуть, что все приводимые определения, ярлыки, присваиваемые организму, связаны только с его функцией, а не с его видом. Например, человек может быть травоядным, а точнее, растениеядным (вегетарианцем). Другими словами, это значит, что он в этом случае является первичным консументом, и в то же время макрофагом. И в то же время гетеротрофом. Но если человек питается мясом, то есть другими консументами, другими гетеротрофами, другими макрофагами, то его следует причислить к консументам второго порядка — он становится консументом, который питается консументами. Правда, в другой терминологии все без изменений: он был и остается гетеротрофом, то есть тем, кого кормят другие, тем, кто питается другими. Видите, насколько все сложно с терминологией. Но усвоить ее надо для того, чтобы понимать текст в других учебниках экологии, где в большинстве случаев все эти термины применяются вперемешку, а главное, без объяснения их смысла. Органическое вещество, которое перестало быть живым животным или растением, должно быть разложено, и все составляющие элементы должны вернуться на круги своя и совершать бесконечные циклы в природе для того, чтобы не останавливалась жизнь.

Надо сказать, что процесс разложения органического вещества очень сложен и является многоэтапным. В биосфере имеется целый комплекс разрушителей, который состоит из большого числа видов. Они действуют последовательно и производят полное разложение. Конечно, различные органические вещества разлагаются с разной эффективностью, а точнее, скоростью. Так, жиры, сахара, белки разлагаются быстро. Растительная клетчатка, лигнин древесины, хитин, волосы и кости животных разрушаются очень медленно.

В процесс разложения вовлечены как живые организмы (живое вещество), так и неживое (косное) вещество. Другими словами, разложение является результатом как биотических (био — значит жизнь), так и абиотических, то есть небиотических процессов. По определению, разложение — это «любое биологическое окисление, дающее энергию». Поскольку речь идет об окислении, то выделяют следующие типы разложения (им соответствуют аналогичные типы фотосинтеза). Во-первых, это аэробное дыхание с использованием молекулярного кислорода. Он является окислителем, акцептором электронов. Этот процесс является обратным процессу фотосинтеза, «нормального» фотосинтеза. В процессе аэробного дыхания образуются СО2 и Н2О из синтезированного органического вещества (СН2О). Кроме СО2 и Н2О образуется вещество клетки. Если процесс идет не до конца (то есть дыхание является незавершенным), то образуются органические соединения, которые содержат энергию. Эта энергия в дальнейшем может перейти к другим организмам.

Кислородное (аэробное) дыхание характерно для всех высших растений и животных, а также для большинства представителей Monera и Protista. Построение клеток в их организмах, а также снабжение энергией для поддержания их жизнедеятельности происходит именно за счет их аэробного дыхания.

Во-вторых, это бескислородное дыхание (анаэробное). Окислителем в этом случае служит не кислород. Им может быть другое органическое или неорганическое вещество. Такой тип дыхания используют бактерии, дрожжи, плесневые грибы, простейшие. Этот процесс бескислородного дыхания может идти также в некоторых тканях высших животных, для которых характерно аэробное дыхание. Метановые бактерии являются хорошим примером анаэробов. Они, разлагая органическое соединение, образуют метан (СН4). Это происходит путем восстановления либо органического углерода, либо углерода карбонатов. В последнем случае их дыхание является брожением. Кстати, метан известен как болотный газ. Когда он поднимается к поверхности, он окисляется или же самовоспламеняется. Метановые бактерии, о которых идет речь, принимают участие в разложении содержимого рубца у домашнего скота (и вообще у жвачных животных).

Можно привести и другой пример анаэробов. Это бактерии Desulfovibrio. Эти бактерии в бескислородных водах и глубоких отложениях восстанавливают SО4 до газообразного Н2S. Такой процесс происходит в Черном море. Газ Н2S поднимается в верхние слои отложений или даже до уровня поверхностных вод. Здесь он может быть использован фотосинтезирующими бактериями или другими организмами.

В-третьих, имеется анаэробное дыхание, а точнее, окисление, при котором окислителем служит само окисляемое органическое соединение. Такое дыхание называется брожением. Естественным примером таких организмов являются дрожжи. В почве дрожжи делают очень важное дело — разлагают растительные остатки.

Многие бактерии универсальны — могут пользоваться аэробным и анаэробным дыханием. Но результаты при этом будут разные. Образуются разные конечные продукты, и энергии высвобождается разное количество. При бескислородном (анаэробном) дыхании энергии высвобождается значительно меньше.

Надо сказать, что аэробные и анаэробные организмы функционально дополняют друг друга и очень тесно взаимосвязаны.

Нелишне сообщить, что специалисты называют микроорганизмы сапротрофами (от греч. сапрос — гнилой), то есть питающимися гнилью. С таким же успехом можно сказать «пожирающие гниль», а значит, назвать их сапрофагами. В литературе оба термина в ходу.

Каким образом происходит разложение? В клетках бактерий, а также в грибном мицелии вырабатываются специальные вещества — наборы ферментов. Эти вещества способствуют протеканию специфических химических реакций, когда они выделяются бактериями в мертвое вещество. В процессе разложения образуются вещества, которые оказывают очень важное влияние на рост других организмов, находящихся в их окружении. Если вещества, выделяемые одним видом организмов, влияют на организмы других видов, то специалисты их называют «вторичными метаболитами». Эти выделяющиеся бактериями вещества — «вторичные метаболиты» — могут быть: 1) ингибиторами, от лат. ингибере — сдерживать, останавливать (примером служит антибиотик пенициллин, который производится плесневым грибом), 2) стимуляторами (различные витамины и другие вещества, способствующие росту, такие, как витамин В12, гистидин, урацил, тиамин и др.). Несмотря на то, что указанные вещества — ферменты бактерий, широко используются в медицине десятками лет и известны каждому, химическая структура многих из них не выяснена до сих пор.

Многие животные, которые питаются продуктами разложения, то есть детритами (их можно назвать детритоядными), питаются экскрементами, которые обогащены питательными веществами за счет жизнедеятельности микроорганизмов, которые поселились в них. Этих детритоядных животных называют копрофагами (от греч. копрос — навоз), то есть пожирателями навоза. Кстати, этот процесс переваривания экскрементов повторяется неоднократно разными организмами и продолжается до тех пор, пока все органическое вещество (детрит) не будет утилизировано.

В сущности, разложение органического вещества организмов, которые перестали быть живыми, зависит очень сильно от их механического измельчения. Какие процессы приводят к их измельчению — всем известно. Это и замораживание с последующим оттаиванием, и воздействие силы текущей воды, и многое другое. Дальнейшее измельчение производят живые организмы, пропуская вещество через себя и передавая его как эстафету друг другу по цепочке навозного питания.

Почему бактерии выполняют это очень необходимое, полезное дело? Потому, что в процессах разложения они получают питание, получают возможность жить. Как говорят, они занимают в природе свою экологическую нишу, без них жизнь не могла бы продолжаться.

Надо иметь в виду, что процессы разложения, как и процессы фотосинтеза, должны идти с определенной скоростью. Все должно быть сбалансировано, и нарушение баланса в ту или другую сторону нарушает равновесие в природе. Так, в настоящее время человек ускоряет процессы разложения в природе. Он сжигает древесину и органические вещества, которые накоплены в горючих ископаемых. В результате в воздух выбрасывается СО2, которая фиксировалась в нефти, древесине, угле. Человек ускоряет процесс разложения и тем самым обогащает атмосферу Земли СО2, что, в свою очередь, может привести к изменению климата.

Увеличение количества СО2 происходит и в результате ведения интенсивного сельского хозяйства, поскольку оно сопровождается ускорением разложения гумуса. Что он собой представляет? Гумусовые вещества являются устойчивыми конечными продуктами разложения. Гумус обязательно присутствует в каждой экологической системе. Как мы уже видели, вначале идет размельчение органического вещества неживого организма — детрита. Это происходит в результате как физического, так и биологического воздействия на него. При этом высвобождается из детрита растворенное органическое вещество. После этого идет быстрое образование гумусового вещества. При этом микроорганизмы (сапротрофы) высвобождают дополнительное количество растворимых органических веществ. На третьей стадии разложения происходит более медленная минерализация гумуса.

Несмотря на очень важную роль в круговороте веществ гумуса, он пока что полностью не изучен. В частности, остается неясным, каким путем гумус разлагается. Специалистами рассматриваются два варианта разложения гумуса — особыми организмами, которые выделяют специальные ферменты, или же в результате абиотических химических процессов. Известно, что гумус имеет вид темного или желтовато-коричневого аморфного или коллоидного вещества. Химический состав гумуса довольно неопределенный. Собственно говоря, он не поддается обычному химическому лабораторному анализу. Исследования необходимо проводить непосредственно в натуре, на природе.

Гумус очень устойчив и далеко не все микроорганизмы способны его разлагать. Это обусловлено его химическим строением. Специалисты установили, что гумусовые вещества — это продукты распада белков и полиса харидов. Структура молекул гумуса такова, что они очень устойчивы к разложению микробами. В молекулах гумуса, который получен из лигноцеллюлозы, это обеспечивается образованием бензольного кольца фенольного типа и боковых цепей. Устойчивость естественного гумуса — это хорошо. Плохо другое — это искусственные токсические продукты (пестициды, гербициды, промышленные отходы), которыми человек обильно засоряет окружающую среду, столь же устойчивы и не поддаются разложению микроорганизмами (у них также образуется бензольное кольцо со всеми последствиями). Указанные загрязняющие вещества не включаются в нормальный цикл с обязательным разложением и поэтому их накопление в окружающей среде очень опасно, тем более что они токсичны. Кстати, образование каменного угля является вторым этапом на пути образования гумусовых веществ. Образование гумусовых веществ происходит в присутствии кислорода, а образование из торфа лигнитов, а впоследствии бурого и в конце концов каменного угля происходит без кислорода. Концентрация углерода увеличивается по мере продвижения по этой цепи, последним звеном которой является каменный уголь.

Для проблемы избавления от загрязнителей окружающей среды важен процесс образования комплексов с ионами металлов. Эти комплексы нейтрализуют, обезвреживают данный токсический металл-загрязнитель. Если бы он не был связан указанными комплексами, то образовывались бы неорганические соли этого металла, обладающие токсическими свойствами. Этот процесс специалисты называют «захват клешней», или хелатирование (от греч. хеле — клешня). Но при чем тут клешня? Если изобразить структуру образующихся комплексов (например, на основе иона меди), то образовавшаяся структура напоминает две клешни краба, которые удерживают ион меди, связывают его, нейтрализуют его агрессивность, его токсичность. Если говорить на специальном языке, то клешнями краба являются пары ковалентных (-) и ионных (- и+) связей между двумя молекулами аминокислоты глицина. В данном случае процесс «связывания» металла очень на руку нам, поскольку благодаря ему связываются токсичные металлы, которые в больших концентрациях содержатся в промышленных отходах. Подчеркнем, что этот процесс хелатирования обязан естественному разложению органического вещества. Поэтому токсичность меди определяется не количеством меди, а тем количеством ионов меди, которые остались не связанными, но захваченными клешнями. А клешни образуются благодаря фитопланктону. Там же, где фитопланктона мало, то есть в открытом море, токсичность того же количества меди больше, чем в прибрежной полосе, где фитопланктона больше. По-видимому, такие условия, уменьшающие токсичность выбрасываемых в окружающую среду загрязненных металлов, можно создавать искусственно.

Мы называем бактерии, грибы, простейшие и водоросли «низшими» типами. Но, как ни парадоксально, «высшие» организмы не могут жить без микроорганизмов. Только «низшие» способны на то, чтобы выполнять практически все возможные биохимические превращения. Именно «низшие» микробы обеспечивают «тонкую настройку» всего сообщества живых организмов благодаря тому, что они быстро и эффективно приспосабливаются к изменяющимся условиям. Благодаря этим своим свойствам бактерии можно использовать для очистки бытовых отходов. Но их надо использовать в паре с беспозвоночными, которые подготовят для микроорганизмов субстрат, измельчив до нужных размеров вещество-загрязнитель. Такие биологические очистные фильтры весьма эффективны.

С самого начала мы говорили о двух пищевых цепочках. Одна из них начинается с солнечной энергии, которую усваивают растения.

Эту пищевую цепочку называют пастбищной (даже в том случае, если это «пастбище» находится в море, а травой служит планктон). Вторая пищевая цепочка начинается от разлагающегося органического вещества, которое является источником энергии. Это детритная цепь. Обе эти пищевые цепи тесно взаимосвязаны. Например, животные съедают не всю траву (планктон). Часть ее гниет, то есть переходит в детритную пищевую цепь. Кроме того, пожиратели-животные (макрофаги) переваривают не всю поедаемую ими пищу. Часть непереваренных остатков выводится вместе с фекалиями. Они также переходят в детритную пищевую цепь.

Такое положение является нормальным. Травоядные не должны использовать — выедать больше половины прироста наземной растительности. В противном случае нарушится способность производителей (продуцентов) обеспечивать всю пищевую цепь. Из истории известно, что многие цивилизации погибли именно по этой причине — они допускали перевыпас скота.

Все хорошо в меру. Недовыпас столь же опасен, как и перевыпас, поскольку неиспользованная трава накапливается, а разлагаться не успевает. Это значит, что круговорот минеральных веществ существенно замедляется. Часто в таких случаях приходит на помощь пожар. (Не было бы счастья — да несчастье помогло.) Пожар делает свое доброе дело — он очень быстро возвращает в круговорот минеральные вещества, которые не успевали освободиться в процессах разложения.

Заканчивая рассмотрение пищевых цепочек, отметим, что отдельные звенья цепи не просто соединены в одну цепь, а практически входят друг в друга, составляют единое целое. Производители и пожиратели не являются антагонистами: последние заботятся о первых, как и первые о последних. Это, естественно, относится и к паре «жертва — хищник». Известно, что консумеяты (пожиратели) переносят элементы питания, распространяют семена растений и споры. Они синтезируют гормоны, благоприятно влияющие на производителей — кормовые растения. Так, микоризные грибы переносят элементы питания к корням растения. Это явление взаимной заботы специалисты называют мутуализмом. Такая связь называется обратной. Она направлена в обратную сторону, против потока энергии от продуцентов к консументам. Эта обратная связь является положительной, поскольку хищники и паразиты во многих случаях стараются обеспечить или даже улучшить благосостояние своих жертв.

Показателен такой пример. В теплице ученые изучали, как растут злаки, листья которых поедают кузнечики. Кузнечиков заменяли ножницами — срезали растение ножницами. Далее сравнивали рост растений, которые стригли кузнечики, с ростом тех растений, которые стригли ножницами сами ученые. Оказалось, что растения, которые объедали кузнечики, восстанавливались значительно быстрее тех, которые состригали ножницами. Почему? В чем разница? Оказалось, что в слюне насекомых имеется стимулятор — вещество, способствующее росту, восстановлению листьев растения. То же самое происходит и при выедании травы травоядными животными.

Подобных примеров бесконечное количество, поскольку вся природа — единое целое.

Из всего сказанного выше ясно, что судьба загрязняющих окружающую среду веществ часто непредсказуема. В одних случаях волею судеб они оказываются связанными и перестают проявлять свои токсические свойства. В других же случаях все происходит наоборот: попадая по воле человека в окружающую среду в казалось бы безвредных количествах, вредные вещества концентрируются и становятся опасными для живых организмов. В пищевой цепи происходит концентрирование некоторых веществ, в том числе и вредных. Это происходит вследствие накопления их организмами, поэтому его называют биологическим накоплением. Проиллюстрируем его суть примерами.

При активации и делении атомных ядер образуются радиоактивные осколки ядер — радионуклиды (нуклеос — ядро). Когда они проходят от одного звена пищевой цепи к другому, то постепенно накапливаются, концентрируются. Так, завод сливал в реку очень небольшие количества радиоактивных фосфора, йода, стронция и цезия. Все это делалось законно — специалисты считали, что такие количества (которые не превышали предельно допустимые концентрации по международным стандартам) не могут принести вреда рыбам и птицам. Но через некоторое время Комиссией по атомной энергии (дело было в США) было установлено, что в тканях рыб и птиц (питающихся рыбой) концентрация радионуклидов в тысячи раз превышала таковую в воде реки. Так, в яйцах гусей, которые гнездились на речных островах, концентрация радиоактивного фосфора оказалась в два миллиона раз выше, чем в речной воде. Надо ли говорить, что совершенно недостаточно использовать некоторые абстрактные предельно допустимые концентрации, не представляя себе продвижение вещества по пищевым цепям.

Описание пищевых цепей мы начали с применения ДДТ для очищения болота от комаров. Рассмотрим этот пример более детально. Распыляя ДДТ на болотах, специалисты полагали, что остатки его будут смываться и с водой уходить в реки и море. Но оказалось, что ядовитые остатки, которые находятся в детрите (разлагающемся органическом веществе), концентрируются в тканях животных (рыб и рыбоядных птиц). Эффективность накопления очень высокая: отношение содержания ДДТ в организме рыбоядного животного к содержанию его в воде достигает полумиллиона. Это отношение называется коэффициентом концентрации. Его измеряют в частях на миллион и обозначают как 1: млн. или млн.-1, то есть миллион в минус первой степени. Кстати, рыбы и птицы эффективно накапливают вещества благодаря своим значительным жировым отложениям. В них ДДТ и концентрируется. При этом накапливается практически любое вещество, которое впитывается (сорбируется) на частицах почвы и детрита. Затем оно растворяется в кишечнике и попадает в ткани организма животного. Для иллюстрации сказанного приведем численные значения, характеризующие накопление пестицида ДДТ в пищевой цепи.

Широкое применение ДДТ наделало (и продолжает делать) много бед. Были уничтожены целые популяции хищных птиц (скопы, сапсаны, пеликаны и др.), а также водных животных (например, крабов). Птицы очень чувствительны к ДДТ, а также к другим инсектицидам, которые являются углеводородами. Это обусловлено тем, что эти вещества приводят к снижению в крови птиц концентрации стероидных гормонов. А это, в свою очередь, нарушает образование скорлупы яиц. Последствия этого очевидны — птенец не может развиваться, поскольку яйцо лопается в самом начале высиживания. Получается, что отдельная птица, получившая определенную дозу (допустимую), сохранит свою жизнь. Но сообщество птиц, их популяция развиваться не может, поскольку птенцы вылупиться не могут. Так гибнет популяция. Человек тоже является хищником и поедает животных (в частности, рыб и птиц), которые концентрировали в себе вредные вещества. Но человеку повезло больше — пока пища из рыбы или птицы варится и обрабатывается, часть вредных веществ удаляется (но только часть!). Рыба в этом плане находится в более трудном положении — она поедает не только пищу (содержащую яд), но и пропускает через себя воду, выцеживая из нее яд.

Психология человека очень наглядно иллюстрируется примером с ДДТ. В развитых странах осознали, что он вреден, в конце концов, для человека, и запретили его применение. Но производство ДДТ продолжается, и он сбывается в другие страны, где его применение не запрещено. Не самоубийство ли это? Человек посылает яд соседу (за деньги), хотя должен бы знать, что последствий этого ему не избежать. Для воздуха и воды нет государственных границ. И расстояния на Земле крохотные. Так, пингвины в Антарктиде не могут высиживать птенцов, поскольку скорлупа яйца лопается — и это на идеально чистом материке! Где бы мы ни выбрасывали загрязнители, где бы мы ни спрятались на земном шаре, как бы мы ни прятали голову, подобно страусу, последствия этого мы испытаем на себе.

 

ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ СИСТЕМА

В. И. Вернадский еще в 1926 г. писал, что «…все живое представляет неразрывное целое, закономерно связанное не только между собой, но и с окружающей средой биосферы. Но наши современные знания недостаточны для получения единой картины. Это дело будущего…»

Ясно, что если мы хотим понять сущность окружающего нас мира, мы должны рассматривать все вместе, как живое, так и неживое, в их взаимосвязи. Говоря о взаимосвязях, мы не должны ограничиваться только тем, что у нас под руками, близко. В сущности, взаимосвязано все, независимо от расстояний. Взаимосвязь осуществляется потоками энергии, вещества, информации. Главным источником жизни для Земли является самая близкая к Земле звезда — Солнце. Потоки солнечной энергии пронизывают все околосолнечное пространство (гелиосферу) и, естественно, все околоземное пространство (геосферу). Но имеются и другие, более удаленные источники энергии. Что касается вещества, то вещество Солнца также поступает в околоземное пространство и на Землю, но в малых количествах. Поэтому преобладает земное вещество, вещество, содержащееся в атмосфере, гидросфере и литосфере Земли.

Но этим возможности взаимодействия не ограничиваются. Взаимодействие между частями живого вещества, а также между живым и неживым происходит через информационное поле, которое мы рассмотрим позднее.

Исходя из сказанного, следовало бы изучать взаимосвязи как всего живого между собой, так и живого с неживым сразу, одновременно во всей Вселенной, то есть наблюдая за всей сценой, где эта драма разыгрывается, то есть за всей Вселенной, и за тем, что в ней происходит. Но возможности человека ограничены. Поэтому мы вынуждены ограничиваться наблюдениями на отдельных местах этой сцены, а затем пытаться сконструировать общую картину, представление о том, что происходило на всей сцене одновременно. По этой причине (в силу ограниченности своих возможностей) специалисты изучают взаимосвязь между животным и растительным миром и окружающей средой на ограниченных пространствах (например, в озере, в пруду, в степи, в тундре и т. д.). Традиционно считается, что установления связей между животным и растительным миром, с одной стороны, и окружающей средой, с другой, и есть наука экология, дающая знания о «доме». Часто экологи так и говорят, исходя из размеров объектов своих исследований. Они говорят, что экологическим «домом» для рыбы является пруд, для оленя — тундра и т. д.

Но если говорить по существу, по сути, самому смыслу дома, то это неверно. Конечно, можно прожить всю жизнь в комнате коммунальной квартиры и считать ее своим домом, то есть считать, что вы зависите от условий в этой комнате. Но шум в соседних комнатах этой квартиры заставит вас усомниться в том, что эта комната и есть ваш дом. А когда вы останетесь без отопления, вам придется вспомнить и о теплоцентре, а значит и обо всем доме. Мы можем называть нашим экологическим домом то пространство, которое обеспечивает стабильность функционирования всего живого. Жизнь в пределах этого дома не должна зависеть от того, что происходит вне его. Но возможно ли это? Возможно только в одном случае — если мы расширим пределы дома на всю Вселенную. Говорить же о нашем земном доме можно, но только с очень большими, принципиальными оговорками. Суть их состоит в том, что наш земной экологический дом — это дом с открытыми дверями и окнами. Это должно обеспечить обмен энергией, веществом и информацией того, что внутри дома, с тем, что вне его.

Конечно, экологи, считая, что для рыбы домом является пруд, обходят эту трудность, оставляя открытыми двери и окна пруда. Они говорят, что экологическая система в пределах пруда является системой открытой, то есть системой, через границы которой происходит обмен энергией, веществом, информацией. Говоря этим языком, в пределах Земли не может быть закрытой (полностью автономной) экологической системы. Даже экологическая система, которая охватывает всю Землю (а это есть не что иное, как биосфера Земли), является системой открытой. Если бы мы попытались ее закрыть, то она не могла бы существовать ни одной минуты, так как прекратилось бы поступление энергии от Солнца, прекратилось бы взаимодействие биосферы с остальной Вселенной через информационное поле Вселенной. Все сказанное очень принципиально, и наши современные экологические проблемы вызваны главным образом неправильным представлением об окружающем нас мире. Человеку импонирует считать, что все или почти все происходит автономно, независимо друг от друга и, главное, что он, его действия, не зависят ни от чего, кроме его собственной воли. Что такое экологическая система, становится понятным уже из того, что мы приравняли ее биосфере Земли. Значит, экологическая система (экосистема) включает в себя живое (косное по В. И. Вернадскому) вещество и биокосное вещество. Изучить экосистему — значит установить процессы, протекающие в пределах системы, те взаимосвязи, которые там имеются. Конечно, можно определить систему и на сухом специальном языке: «Система — это упорядоченные взаимодействующие и взаимозависимые компоненты, образующие единое целое».

Экологическую систему определяют по-разному (но суть этих определений одна и та же):

«Любая единица (биосистема), включающая все совместно функционирующие организмы (биотическое сообщество) на данном участке и взаимодействующая с физической средой таким образом, что поток энергии создает четко определенные биотические структуры и круговорот веществ между живой и неживой частями, представляет собой экологическую систему, экосистему…»

«Экосистема — это часть биосферы, где существует хорошо упорядоченный обмен энергией и материалами между организмами и окружающей средой».

Английской эколог А. Тенсли, который и ввел в обиход термин «экосистема», определил ее как «взаимодействие живого населения с окружающей средой обитания».

Академик В. М. Сукачев в 1940 г. дал такое определение экосистемы (он употреблял термин «биогеоценоз»): «Однотипное растительное сообщество вместе с населяющим его животным миром, включая микроорганизмы, с соответствующим участком земной поверхности, с особыми свойствами микроклимата, геологического строения почвы и водного режима». Правда, В. М. Сукачев делал различие между экосистемой и биогеоценозом: «Биогеоценозы, в отличие от экосистемы — дискретные биохорологические единицы, в той или иной степени отделенные друг от друга различными границами».

Таким образом, экологическая система включает в себя:

1. Неорганические вещества (С, N, СО2, Н2О и др.). Они находятся в непрерывном круговороте веществ в природе. Это косное вещество.

2. Органические соединения (белки, углеводы, липиды, гумусовые вещества и т. д.). Эти органические вещества связывают между собой биотическую и абиотическую части экосистемы, то есть живое и косное вещество. Органические соединения — это биокосное вещество.

3. Воздушную, водную и субстратную среду, которая включает в себя климатический режим, а также другие физические факторы. Естественно, это косное вещество.

4. Продуценты, которые могут производить пищу из простых органических веществ. Это, прежде всего, зеленые растения.

5. Консументы (как макроконсументы, так и микроконсументы). Продуценты и консументы подробно уже были рассмотрены. Ясно, что они составляют живое вещество.

Напомним, как понимал живое, косное и биокосное вещество В. И. Вернадский. Живое вещество — совокупность всех живых существ, населяющих планету (от простейших вирусов и клеточных до человека). Живое вещество характеризуется элементарным химическим составом, массой и энергией. Оно трансформирует солнечную энергию и вовлекает неорганическую материю в непрерывный круговорот. Косное вещество — это неживое и не связанное с жизнью вещество, к которому относятся глубинные породы, выбрасываемые вулканами в процессе горообразования, газы и т. д. При контакте с живым веществом косное вещество постепенно превращается в биокосное.

Биокосное вещество — вещество, имеющее минеральную основу, которая коренным образом преобразована жизнедеятельностью организмов. К нему относится почвенный покров, плодородие которого обусловлено наличием органических веществ, а также воздух и вода. По определению самого В. И. Вернадского, это вещество, «которое создается одновременно живыми организмами и косными процессами» и является «закономерной структурой из живого и косного вещества».

Вещества биокосного происхождения — это чаще всего трупы, отмершие части животных и растений, каменный уголь, нефть, торф, сланцы (в основном горючие вещества, слабо реагирующие с остальными веществами).

Имеется и космическое вещество, которое поступает из открытого космоса, главным образом в виде космической пыли, реже в виде метеоритов и еще реже в виде болидов. Оно легко «усваивается» биосферой.

В. И. Вернадский показал, что масса вещества, вовлекаемого в жизненные процессы, постепенно увеличивается в процессе эволюции биосферы (первый закон В. И. Вернадского), и скорость оборачиваемости вещества увеличивается также (второй закон).

Далее мы рассмотрим свойства и эволюцию экосистемы. Изучая экосистемы, специалисты применяют различные методы, различные подходы. Главные из них два: от общего к частному и от частного к общему. Можно рассматривать экосистему как нечто единое, не детализируя все, происходящее в ней. При этом можно изучать вход и выход в систему. Прежде всего энергии и вещества. При этом на первый план выступают общие, совокупные или, как говорят специалисты, эмерджетные свойства системы. Этот подход к изучению экосистемы как к целому называется холистическим (от греч. холос — целый).

При другом подходе специалисты изучают, как под лупой, то, что происходит внутри экосистемы, как взаимодействуют между собой отдельные организмы, виды и т. д., а также как они взаимодействуют с окружающей средой. Другими словами, это путь изучения частей, элементов экосистемы с дальнейшим обобщением данных на всю систему в целом. Это путь от частного к целому. Этот подход называют мерологическим (от греч. мерос — часть). Надо ли говорить, что оба подхода нужны, что их нельзя противопоставлять друг другу. Конечно, на разных этапах исследования ученый располагает различным объемом информации как о частях экосистемы, так и об экосистеме как о целом. В одни периоды более успешно развивались исследования, использующие второй подход (от частного к целому), в другие периоды — первый. Это естественно.

Живое вещество не является однородным. Имеются различные организмы, различные по своим свойствам, функциям и т. д. Но организмы существуют не сами по себе, по отдельности. Они образуют вместе популяции. Различные популяции образуют сообщества. Сообщества, в свою очередь, входят составной частью в экологические системы. Жизнь, функционирование популяций, сообществ и экосистем изучает экология. Но этими объектами не исчерпывается структура живого вещества. Ведь организм состоит из системы органов, а каждый орган его состоит из тканей, ткани состоят из клеток, а клетки из молекул и атомов. Эта структура живого вещества в деталях экологией не изучается (это предмет биологии и медицины), но и обойти ее, естественно, нельзя, поскольку речь идет о путях движения энергии, вещества и т. д. В этой структуре живого вещества Земли (атом, молекула, клетка, ткань, орган, система органов, организм, популяции, сообщества, экологические системы) каждое структурное звено специалисты называют уровнем организации. Они говорят: на организменном уровне, на популяционном уровне и т. д. Естественно, в структуре живого вещества выделяют генный уровень, то есть уровень генов. Он соответствует молекулярному уровню в приведенной выше схеме.

Каждая экосистема находится в непрерывном развитии (его обозначают термином сукцессия, от лат. сукцессио — преемственность, наследование). Экологическая сукцессия — это не просто развитие сообщества животных, это упорядоченный процесс развития, который не может происходить без изменения окружающей среды. В этом упорядоченном процессе развития сообщество изменяет окружающую среду так, что в новых условиях постепенно вместо старых видов образуются другие популяции, другие виды. В результате меняется характер всего сообщества. Этот упорядоченный процесс развития на определенном этапе выходит на плато, на равновесное состояние. Имеется в виду равновесие между живым веществом (сообществом экосистемы) и биокосным и косным веществом (абиотическими компонентами экосистемы). Это плато, это равновесие является зрелой стадией экологической системы. Таким образом, развитие (сукцессия) экосистемы определяется сообществом организмов (живым веществом), а скорость развития его, конкретный характер сообщества определяется косным веществом — физической средой.

Способность биосистемы (экосистемы) сохранять состояние равновесия и противостоять изменениям окружающей среды называется гомеостазом (от греч. гомео — то же, и стасис — состояние).

Здесь речь идет не вообще о равновесии, а об устойчивом равновесии. Примером такого равновесия являются качели. Если их толкнуть (вывести из состояния равновесия), то они покачаются и в конце концов снова возвратятся в это свое исходное равновесное состояние. Такое равновесие является устойчивым. Есть равновесие и неустойчивое. Например, если камень лежит на вершине горы, он находится в состоянии равновесия. Когда мы его сдвинули к склону горы и он покатился вниз, он перестал находиться в состоянии равновесия. Дело в том, что состояние камня не было устойчиво равновесным. Он находился в состоянии неустойчивого равновесия. Оба эти равновесия нам надо иметь в виду. В настоящее время биосфера находится (будем надеяться) в состоянии устойчивого равновесия. Но мы можем так изменить окружающую среду, что это равновесие перестанет быть устойчивым, и камень покатится по склону горы вниз (разрушится озонный слой, ультрафиолетовое и рентгеновское излучение разрушит атмосферу и биосферу и т. д.). Собственно, это главный вопрос экологии: определить ту границу, тот рубикон, через который переступать человек не должен, если хочет сохранить свой дом и себя. Для того, чтобы определить эту границу, и надо знать, как откликается биосфера (экосистема) на изменения окружающей среды, а это значит, что надо знать, как происходят взаимодействия внутри экосистемы, а также на ее входе и выходе.

Широко распространено представление о том, что жизнь на Земле стала развиваться, эволюционизировать потому, что предварительно были созданы необходимые для жизни физико-химические условия. Но на самом деле это неверно. Можно сказать, что жизнь сама проложила себе дорогу, сама создала для себя необходимые условия. Конечно, в течение времени менялись и формы жизни и сами эти физико-химические условия. Не кислород был дан заранее для того, чтобы смогли возникнуть организмы, а наоборот, организмы сами создали кислород. То же самое можно сказать и о нитратах, которые содержатся в морской воде. Они образовались в процессе жизнедеятельности живых организмов. Установлено, что количество нитратов в море определяется биологическим (!) круговоротом фосфора.

Судьба атмосферы полностью зависит от живых организмов. Если бы (не дай Бог) они в какой-то момент перестали дышать, то через 21 год весь углекислый газ из атмосферы исчез бы. Что это значит — понятно. Нас сейчас беспокоят небольшие изменения его в атмосфере, что же говорить об условиях, когда весь углекислый газ исчез бы.

Таким образом, в нормальных условиях в экологической системе Земли — биосфере — имеет место устойчивое равновесие: жизнь создает необходимый для жизни состав земной атмосферы и морской воды. Но человек пытается нарушить это равновесие, изменяя состав атмосферы, воды и даже почвы. С одной стороны, из атмосферного газа все больше потребляется кислорода на нужды промышленности и транспорта. С другой стороны, человек сокращает площади лесных массивов. Загрязняя воды Мирового океана, он сокращает плантации морского фитопланктона, который, как и растения на суше, поставляет кислород в атмосферу. Итого: общее содержание кислорода в атмосфере уменьшается. Одновременно количество СО2 увеличивается. Это и понятно, поскольку за последние 80 лет производство электроэнергии увеличилось более чем в тысячу раз. 80 % ее вырабатывается на тепловых электростанциях путем сжигания нефти, угля и газа. Как известно, при этом выделяется СО2. Потребление нефти за этот период возросло в 43, а газа в 34 раза. К концу второго тысячелетия потребление всех видов энергоресурсов достигнет примерно 25 млрд. тонн условного топлива. 71 % из него составят нефть, газ и уголь.

Нельзя забывать и о транспорте. Он потребляет примерно шестую часть энергоресурсов. В результате функционирования транспорта большое количество токсичных веществ, которые содержатся в отработанных газах силовых установок, а также пыли и других вредных компонентов попадает в атмосферу. Одновременно загрязняются почва и водоемы вследствие слива и прилива горюче-смазочных материалов. Говоря о факторах, ограничивающих нормальное существование живых организмов, нельзя не сказать о такой характеристике воды, как рН. Этот показатель характеризует реакцию водных растворов (щелочная она или кислотная). Он выражает степень и характер ионизации водных растворов. Установлено, что жизнь может существовать только в том случае, если ионизация меняется только в известных пределах, а именно от одной миллионной доли до одной десятимиллиардной доли процента для ионов Н+. Это значит, что рН может изменяться в пределах от 5 до 9. рН морской воды находится в этих пределах (составляет примерно одну миллиардную долю ионов Н+) и равно 8. Морская вода слабо щелочная, в ней ненамного преобладают положительные ионы Н+ над отрицательными ионами ОН-. Это соотношение (рН = 8) практически не меняется, несмотря на то, что в морской воде протекает бесконечное количество химических процессов.

Организмы выделяют аммиак, который и поддерживает в почвах и донных осадках значение рН, благоприятное для жизни самых разнообразных организмов. Без аммиака рН могло бы так сильно понизиться, что это имело бы катастрофические последствия для большинства видов организмов. Такие условия (слабо щелочные) очень благоприятны для жизни морских организмов.

Таким образом, современный газовый состав атмосферы, а также морской воды сформировался как результат деятельности организмов в продолжение предшествующих миллионов лет. Кстати, озон, являющийся зонтиком для живых организмов, также ими создан. Дело в том, что, создавая в земной коре свободный кислород, жизнь тем самым создала озонный слой, а значит, создала для себя зонтик, прикрывающий биосферу от губительного ультрафиолетового излучения Солнца.

Кстати, и почва обязана своему возникновению и существованию деятельности живых организмов. Согласно В. И. Вернадскому, почва является биокосным телом, состоящим одновременно из живых и косных (неорганизованных) тел. Значит, она возникла на Земле одновременно с живой материей. Почвы не могло быть до того, как не появились живые организмы. Как известно, жизнь в литосфере (от греч. литос — камень) — в верхней твердой оболочке Земли — концентрируется только в поверхностном слое земной коры, главным образом в почве.

 

РАЗВИТИЕ ЭКОСИСТЕМЫ

Экологическая система включает в себя как живые организмы (живое вещество), так и среду их обитания. Изменения в экосистеме могут происходить как в результате взаимодействия живых организмов (видов) между собой (процессы конкуренции и сосуществования), так и вследствие изменения внешней среды (например, вследствие пожаров, штормов, сильных загрязнений промышленными отходами и многое другое). Если причина изменений в экосистеме вызвана взаимодействием живых организмов (различных видов), то такое изменение (развитие) называют собственным, или аутогенным. Кстати, специалисты вместо слова развитие употребляют термин «сукцессия». Его они применяют как к животным и растениям, так и к человеческим сообществам. Так, в разделе «Экология общества» мы будем говорить о сукцессии этносов, то есть сообщества людей. Если же причина изменения (развития — сукцессии) экосистемы вызвана изменением условий во внешней среде (например, условия после пожара), то такое развитие экосистемы называют аллогенной (то есть порожденной извне) сукцессией (от греч. аллос — другой, иной).

Если существование экосистемы, ее развитие на данной территории начинается, так сказать, с чистого листа, например, после извержения вулкана, обширных пожаров или после завершения строительства новых водохранилищ, то потребуется определенное время, пока все население данной территории придет в сбалансированное состояние. Ведь в конце концов должен наступить баланс, равновесное состояние, при достижении которого экосистема войдет в оптимальный режим. Это значит, что ее коэффициент полезного действия, если можно так сказать, достигнет максимума. Можно оперировать не биомассой, а количеством информации. При стабилизации экосистемы достигается максимально высокое содержание информации.

Эта тенденция развития экосистемы в сторону увеличения ее КПД соответствует хорошо известному экологам «Закону максимума энергии в биологических системах». Суть его состоит в том, что при развитии экосистемы ее настрой, видоизменение происходит так, чтобы количество энергии, которая направлена на дыхание системы (ее поддержание), постоянно увеличивалось по мере роста всей биомассы экосистемы и увеличения всего ее органического вещества. Это и есть полезная энергия. Это увеличение возможно до тех пор, пока вся доступная экосистеме энергия не станет полезной, то есть не будет тратиться на поддержание экосистемы. Этот объективный закон очень важен, принципиален. Он показывает, что развитие экосистемы идет не в любом, а именно в этом направлении: одни виды животных приходят на смену другим не по своей прихоти или желанию, а потому, что их КПД выше, поэтому они выводят экосистему на более оптимальный уровень развития. И так до достижения стабильности.

В процессе развития (сукцессии) экосистемы меняется не только количество представителей разных видов, из которых состоит экосистема, но и возникают в данной экосистеме новые виды, а старые исчезают. При этом одни сообщества последовательно замещаются другими. Такую последовательность смены сообществ специалисты называют серией. Сообщества, которые в процессе сукцессии существовали только некоторое (но весьма определенное) время, называют стадиями данной серии. Их же называют стадиями развития или же пионерными стадиями.

Когда экологическая система в результате сукцессии достигла стабильного состояния, то дальше она должна без каких-либо заметных изменений существовать сколь угодно долго. Такую систему называют климаксом. Этот термин также применяют при описании сообществ людей, например, этносов. Такое состояние возможно до тех пор, пока какая-либо внешняя причина не изменит условий внешней среды.

При сбалансированном состоянии экосистемы валовая продукция равна энергии, уходящей на дыхание. Но в начальный момент развития экосистемы валовая продукция больше или меньше энергии, уходящей на поддержание процесса дыхания. В первом случае говорят, что имеет место автотрофная сукцессия, то есть развитие за счет собственной пищи. Это происходит, например, в том случае, если в среде вначале нет органического вещества, но усвоение энергии путем фотосинтеза (валовая продукция) больше, чем потребности в энергии для поддержания (дыхания) сообщества. Во втором случае имеет место гетеротрофиал — сукцессия, связанная с гетеротрофами. Это реализуется, например, в том случае, если среда богата органическими веществами (в очистном отстойнике). Там незамедлительно появляются гетеротрофы — бактерии и другие микроорганизмы. В этом случае валовая продукция меньше энергии, которая идет на поддержание (дыхание) экосистемы. Но в обоих случаях со временем наступит оптимум — равенство усваиваемой энергии и энергии, которая идет на дыхание. При этом КПД равен единице. Это достигается в климаксной экосистеме. Кстати, усваиваемую энергию специалисты называют «связанной» — система сумела ее усвоить, связать.

Если территория, на которой начнется развитие новой экосистемы, раньше не была занята никем (из животных и растений), то такую сукцессию называют первичной. Если же территория для новой экосистемы освободилась путем изгона из нее прежних обитателей (например, вырубили лес или забросили поле), то такая сукцессия называется вторичной. Совершенно очевидно, что достичь оптимума в развитии экосистемы, то есть климакса, можно, если совместить автотрофную и гетеротрофную сукцессии. В жизни так оно и происходит — обе эти ветви развития уравновешивают друг друга. В таких климаксных экосистемах крупные органические структуры поддерживаются небольшим расходом энергии на дыхание и невысокой суточной продукцией.

Имеется еще один принцип (закон), которому следует развитие экосистемы. Его существование должно нас радовать, ведь, следуя ему, экосистема сама, без нашего вмешательства, способна совершать восстановление, регенерацию веществ. Это действительно отрадно, поскольку восстанавливать, благодаря деятельности человека, есть что. Так вот, экосистема развивается так, чтобы максимально восстановить то, что мы нарушили. Экосистема, достигшая высокого уровня развития, способна приводить к замыканию или «уплотнению» биогеохимических циклов главных биогенных элементов (азота, фосфора, кальция). Напомним, что в результате деятельности человека появляются в природе такие изделия, которые уже никак не могут вернуться в кругооборот веществ в природе. Только экосистемы способны, хоти бы частично, вернуть некоторые из них в общий круговорот, замкнутый цикл. По крайней мере, они стараются это делать, это им предписано описанным выше принципом.

Специалисты показали, что на разных стадиях развития экосистемы источник азота может меняться. Первичные (пионерные) растения берут азот из нитрата, тогда как на последующих стадиях (когда вырастает лес) азот черпается из аммония. В морских развитых экосистемах (морские травы) азот восстанавливается в форме аммиака. Это происходит благодаря анаэробным микробам. Этот механизм восстановления азота из нитрата более эффективен в смысле расходования энергии, нежели механизм восстановления азота из нитрита. Так оптимизируется расход энергии.

Специалисты детально изучили различные варианты развития экосистемы (различные сукцессии), и они подробно описаны в литературе. Мы не будем заниматься этой детализацией, считая, что она более необходима биологам. Нас больше интересует восстановительная функция экосистем. Тем не менее для лучшего понимания процесса развития экосистемы приведем главные, общие для всех экосистем черты. На примере вторичной растительной сукцессии в степных районах и на голом поле предгорий. Установлено, что эта сукцессия (развитие) проходит четыре последовательных стадии (этапа). Первые 2–5 лет на старых заброшенных дорогах появляются и развиваются однолетние сорняки. Это стадия первая — стадия однолетних сорняков. После нее наступает стадия короткоживущих злаков, которая длится примерно 3—10 лет. После нее наступает ранняя стадия многолетних злаков, которая длится от 10 до 20 лет. Заключительная, климаксная стадия многолетних злаков наступает спустя 20–40 лет. Значит, через 40 лет после того, как поле перепахано, завершается развитие стабильной экологической системы, которая называется степью. Процесс завершается степным климаксом.

Практически во всех учебниках по экологии приводят подробное описание развития на голом поле лесной экосистемы. Хронология этой сукцессии такова. На голом поле спустя 1–2 года формируется степь. Затем, спустя 3—20 лет, вырастают злаки и кустарники, которые через 25—100 лет вытесняются сосновым лесом. Климаксный лес из дуба вырастает через 150 и более лет. Здесь речь шла о повторной сукцессии, поскольку лес возник на поле, то есть взамен первичной сукцессии — травы.

Следует отметить и еще один принцип, которому следует развитие экосистемы. Его называют переходом от количества продукции к качеству. Суть его состоит в том, что на ранней стадии развития экосистемы (далеко до достижения стабильности) развиваются виды, у которых скорости роста и размножения велики. С течением времени, по мере приближения к стабильной стадии развития эти виды животных постепенно заменяются такими, которые лучше приспособлены к выживанию в создавшихся условиях конкуренции. Для этих видов характерны низкая скорость роста и размножения. Развитие идет в прогрессивном направлении. По-видимому, в процессе этого развития происходят генетические изменения, которые охватывают все живое вещество экосистемы. В результате происходит постепенное увеличение размеров организмов. Растения адаптируются к переходу питания от неорганических биогенных элементов к органическим веществам и поэтому увеличивают свои размеры. Размеры животных также увеличиваются в процессе сукцессии.

В процессе сукцессии экосистемы меняется и разнообразие видов. На ранних стадиях развития разнообразие всегда растет. Но оно достигает максимума в разные фазы развития. В одних случаях это происходит в конце сукцессии, а в других — оно приходится на ее середину. Какой именно вариант реализуется на практике — зависит от двух факторов, которые действуют в противоположных направлениях. Один из них — размер организмов: чем больше эти размеры, тем разнообразие меньше. Происходит исключение многих видов (организмы меньших размеров) в результате конкуренции. Другой фактор, способствующий увеличению разнообразия видов, — это увеличение количества возможных ниш. Это происходит вследствие увеличения биомассы, а также по другим причинам. Ясно, что соотношение этих двух конкурирующих процессов зависит от того, что собой представляет изучаемая группа, в каких условиях она развивается и т. п. Изменение видового состава обусловливается в большей степени ростом органического вещества, а также сложностью экосистемы. Поддержание высокого разнообразия требует больших затрат энергии. Ясно, что нарушение в поступлении достаточного количества энергии не может не сказаться на разнообразии. Надо иметь в виду, что в процессе развития экосистемы меняется не только разнообразие видов, но и биохимическое разнообразие. В качестве примера этого приводят увеличение разнообразия состава жирных кислот планктона и бентоса по мере того, как созревает и усложняется морское сообщество.

Из всего вышесказанного следует, что «сукцессия — это не просто последовательность разных систем, а единая система, которая меняет во времени переходящие виды и популяции».

Экосистема в результате завершенного развития приходит в стабильное состояние — становится климаксным сообществом. Сообщество (экосистема) в этом состоянии может без каких-либо катаклизмов существовать как угодно долго, находясь в равновесии с окружающей средой и будучи внутренне уравновешенным — его внутренние составляющие сбалансированы друг другом, уравновешены. Стабильность климаксных сообществ выражается в том, что продукция уравновешивается потреблением. Если система открытая, то есть в нее поступает энергия (импорт) и из нее удаляется энергия (экспорт), то первый, естественно, надо сложить с продукцией, а второй — с потреблением. Для стабильных систем равенство первого (производство плюс импорт) и второго (потребление плюс экспорт) гарантировано.

Специалисты используют два понятия: региональный (климатический) климакс и местный, локальный (эдафетический) климакс. Первый находится в равновесии с общими климатическими условиями. Второй является местным. Он соответствует особым местным условиям субстрата. Но таких местных условий может быть (и есть) много, поэтому местных климаксов много.

Самой большой экосистемой на Земле является биосфера Земли. Имеет смысл рассмотреть ее эволюцию. Все сказанное выше и относящееся к ограниченным экосистемам относится и к биосфере. Во-первых, она изменяется под действием внешних (аллогенных) сил — климатических, геологических и других крупномасштабных изменений. Во-вторых, биосфера изменяется под действием внутренних процессов. Они связаны с активностью живых организмов (живого вещества) биосферы. Небезынтересно проследить историю развития биосферы.

На первом этапе происходило образование органического вещества в результате синтеза в абиотических процессах. Это органическое вещество служило пищей крошечным анаэробным гетеротрофным организмам. Этот период имел место примерно 3 млрд. лет тому назад. До этого атмосфера Земли состояла из азота, аммиака, водорода, окиси углерода, метана и водяного пара. Атмосферный газ в то время во многом определялся газовыми извержениями вулканов. Поэтому он содержал хлор, сероводород, а также другие газы, которые являются ядами для современных живых организмов. Активность вулканов в тот период была весьма высокой.

Поскольку в то время еще не существовало кислорода, не могло быть и озона — озон образуется из кислорода. Но поскольку отсутствовал озонный слой, то ультрафиолетовое излучение Солнца беспрепятственно достигало поверхности Земли (воды и суши). Известно, что под действием этого излучения погибла бы жизнь на Земле, потому столь опасно разрушение озонного слоя, который задерживает ультрафиолетовые лучи. Но в то время ультрафиолетовые лучи выполнили благородную миссию — благодаря им появилась жизнь. Считается, что именно ультрафиолетовое излучение вызвало химическую эволюцию, благодаря которой образовались сложные молекулы органических веществ. Эти вещества (аминокислоты), как известно, играют главную роль в создании живых систем. Это своего рода строительный материал. Дрожжеподобные анаэробы, получающие энергию для движения в результате брожения, были первыми живыми организмами на Земле. Они должны были находиться под достаточно толстым слоем воды для того, чтобы защититься от губительного воздействия ультрафиолетовых лучей. Организмы в это время были одноклеточными (прокариоты), не имеющими оформленного ядра. Эти организмы питались органическими веществами, которые образовывались под действием ультрафиолетового излучения и опускались под воду, где находились живые организмы. Подняться вверх за пищей эти организмы не могли без риска для своей жизни. Им оставалось только одно — ждать, когда пища придет сама. Этот период на Земле, первый период жизни, длился целые миллионы лет.

Примерно два миллиона лет назад количество кислорода стало увеличиваться и за счет организмов, живущих в воде. Отсюда он диффундировал вверх, в атмосферу. Кроме того, под действием ультрафиолетового излучения молекулы воды диссоциируют, распадаются на водород и кислород. Этот кислород под действием того же ультрафиолетового излучения превращается (хотя бы частично) в озон. А это уже защита от ультрафиолетового излучения, возможность развития более сложных форм жизни. Так возникает возможность развития обладающей оформленным ядром клетки. Так началась эволюция крупных и сложных организмов.

В это же время происходили изменения в окружающей среде. Образовались геологические формации в результате того, что многие минералы выпали в осадок.

После образования озонного слоя появилась защита ДНК от ультрафиолетового излучения. Так для жизни отпала необходимость прятаться в водной глубине. Далее жизнь распространилась по суше. В настоящее время содержание кислорода в атмосфере Земли составляет примерно 20 %. Первые клетки с ядрами появились тогда, когда количество кислорода достигало 3–4 % от его современного количества. Это было около 1 млрд. лет тому назад. В продолжение длительного периода, который был назван «докембрием», на Земле существовали только одноклеточные формы жизни. Но примерно 700 млн. лет тому назад ситуация коренным образом изменилась — начали появляться многоклеточные организмы. Это стало возможным тогда, когда количество кислорода в атмосфере достигло примерно 8 % от общего количества атмосферного газа. Этот период получил название «кембрий». Специфичным для него в смысле развития жизни стало то, что живые организмы получили возможность очень быстро размножаться. Специалисты это называют эволюционным взрывом новых форм жизни. В это время появились морские водоросли, губки, кораллы, черви, моллюски. Появляются предки позвоночных, а также семенных растений. Происходит интенсивное связывание энергии путем фотосинтеза. Благодаря этому существенно увеличивается количество кислорода. Его стало больше, чем было нужно для потребления живыми организмами. Избыток кислорода поступал в атмосферу. Как уже говорилось, часть его стала под действием ультрафиолетового излучения превращаться в озон. Защита от ультрафиолетового излучения позволила жизни (живому веществу) быстро распространяться по всей Земле. За «кембрием» последовали периоды палеозойской эры, когда жизнь охватила не только водное пространство, но и сушу.

Для существования (и возникновения) организмов крупных размеров необходимо большое количество кислорода в атмосфере. Такой период настал тогда, когда количество кислорода увеличилось. Примерно 400 млн. лет тому назад кислорода образовалось столько же, сколько его потреблялось живыми организмами. Он составлял 20 % всего атмосферного газа (как и сейчас). Это было в середине палеозоя. Рассматривая всю биосферу как единую экосистему, можно сказать, что в начальный период происходила гетеротрофная сукцессия (пищей служило органическое вещество), которая затем сменилась автотрофной сукцессией. Это произошло тогда, когда появились автотрофы, то есть организмы, способные сами связывать, усваивать солнечную энергию.

В конце палеозоя содержание кислорода уменьшилось и одновременно увеличилось содержание СО2. Тенденция таких изменений наблюдается и сейчас, только масштабы этого пока что разные. Естественно, что в результате этого произошло изменение климата — вследствие действия парникового эффекта он стал значительно теплее (потепления климата мы боимся и сейчас). В то время происшедшее потепление климата привело к бурному развитию автотрофов — растительных организмов. Подобное этому, только в малых масштабах, можно наблюдать по весне в водоемах. Это цветение водорослей происходит в условиях избытка пищи. Такое «зеленое цветение» имело место и на Земле. Благодаря ему большое количество солнечной энергии в процессах фотосинтеза было связано (оприходовано) и отложено в запасники в виде каменного угля и др. Для нас ли был сделан этот запас? Чем больше становилось зеленых растений (автотрофов), тем больше выделялось кислорода. Так ситуация снова стала сбалансированной, как и до этого — кислорода стало больше, а СО2 меньше. Было достигнуто равновесие (не абсолютное, а время от времени в небольших пределах меняющееся, колеблющееся, осциллирующее), в условиях которого живем и мы. Дай Бог его не нарушить собственными действиями.

Из всей описанной выше истории самое важное состоит не в том, чтобы запомнить название периодов и сроки, а в том, чтобы понять, насколько абсолютно все составляющие биосферы — все, что есть вокруг нас, взаимосвязано друг с другом и, естественно, зависит от поступления энергии извне (прежде всего от Солнца). Не потрясает ли думающего человека, что жизнь сама создала для себя необходимые условия (в частности, наличие кислорода), а сама меняла только форму. Но в сущности и это высказывание в философском, мировоззренческом смысле неверно. Неверно принципиально. Правильно говорить не о взаимодействии, а о согласованной работе. Мы же не говорим о взаимодействии разных пальцев на руке, или обеих рук — левой и правой — и не удивляемся, открывая для себя проявления этого взаимодействия. Мы просто достоверно знаем, что организм един, и поэтому рассматриваем функционирование его как единого целого. Таким единым организмом является и биосфера вместе с окружающей средой (водой, воздухом, почвой и т. д.). Это один, единый организм, и он живет, подчиняясь единым законам. Хотя, по-видимому, это даже не организм, а только один из органов организма, скажем, его рука. Весь организм целиком занимает всю Вселенную, а точнее, является всей Вселенной. Поэтому надо постепенно отходить от средневекового представления о том, что есть человек (и это главное, центральное событие) и все остальное иже с ним, что все это делится на полезное и вредное, что человеку можно все. Надо усвоить, что нет человека и природы, человека и космоса, человека и Вселенной (как мы звучно привыкли выражаться, демонстрируя свои познания), а есть природа, космос, Вселенная! И только часть их, одна клеточка огромного единого организма — это человек. Эта клеточка — человек; если она хочет жить, должна подчиняться тем законам, которые предписаны для всего организма — Вселенной. Еще в XVII в. один из умнейших философов Фрэнсис Бэкон сказал: «Мы не можем управлять природой иначе, как подчиняясь ей». Но, похоже, время ничему не учит. Иначе откуда бы мы спустя четыре столетия услышали, что «мы не можем ждать милости от природы, взять их у нее — наша задача». Призыв — покорить природу — самый бредовый. Следуя ему, мы вскоре можем оказаться вытолкнутыми из природы, как инородное тело, и закончить свое существование как вида в экосистеме — биосфере Земли.

 

БИОПАТОГЕННЫЕ ЗОНЫ —

ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ ФАКТОР

Вся Земля покрыта сетью полос, которые перпендикулярны друг другу, имеют различную ширину. Это вертикальные структуры, поэтому наблюдаются на любой высоте (в доме на любом этаже). Эти полосы (зоны) называют патогенными потому, что они вызывают патологию в живых организмах, которые длительное время (систематично) находятся на полосах. Их называют и геопатогенными и биопатогенными. Мы считаем, что последний термин (биопатогенные зоны) отвечает существу происходящего. Ведь речь идет о патологии биосистем (в том числе и человека), а не Земли. Правда, некоторые вкладывают в этот термин и смысл патологии Земли — на том основании, что эти полосы (зоны) определенным образом связаны с тектоническими разломами, трещинами (конечно, невидимыми), которые можно рассматривать, как патологию Земли. Но логики в этом нет. Все, что создано природой, не может считаться патологией. Биопатогенные зоны являются экологическим фактором, поскольку оказывают влияние на развитие растений, жизнь животных и здоровье человека. Прежде чем рассмотреть это влияние, укажем основные свойства биопатогенных полос.

В 1953 г. Ф. Шнеггенбургер в работе «Полосы возбуждения и сеточная система» сообщал, что доктор Карри нашел, что биопатогенные полосы составляют сетку, которая образуется параллельными линиями, направленными как с юго-запада на северо-восток, так и перпендикулярно — с северо-запада на юго-восток. Эти полосы простираются на весь земной шар. Правда, сеточную структуру биопатогенных полос описывали и до этого. Так, в 1937 г. ее описал французский врач Пайре. Он назвал ее сеточной системой. Но в современной литературе наиболее часто используется термин «сетка Карри». Правда, довольно часто пишут и говорят о сетке биопатогенных полос Хартмана. Врач Э. Хартман описал такую же в принципе сетку, только менее регулярную.

Полосы сетки Карри идут в определенном порядке. Одна за другой параллельно расположено 14 очень тонких полос. Следующая 15-я полоса имеет ширину около тридцати сантиметров. Указанные очень тонкие полосы в квартире обычно не принимаются в расчет. Учитываются только тридцатисантиметровые и более широкие. После каждой четырнадцатой (тридцатисантиметровой) полосы идет пятнадцатая шириной в один метр. Этот закон продолжает действовать и дальше. Это значит, что после четырнадцати метровых полос должна быть более широкая полоса. Ее ширина каждый раз увеличивается в три раза. После метровых полос следуют трехметровые. После четырнадцати трехметровых полос следует десятиметровая полоса и т. д. Поскольку такая закономерность выполняется строго, то через определенное расстояние следуют полосы шириной в десятки метров, а через еще большие расстояния — в сотни метров. Описанные полосы пересекаются такой же системой перпендикулярных полос. Так получаются «параллели» и «меридианы» (биопатогенные). В местах их пересечения (узлах) излучение наибольшее. При высокой солнечной активности, которая повторяется каждые 11 лет, биопатогенные полосы самые широкие. С. С. Соловьев сообщает, что «полосы первой степени при спокойном Солнце имеют ширину 20–30 см, а в годы повышенной солнечной активности — 70 сантиметров». Ширина полос меняется также в зависимости от сезона, времени суток и других факторов, связанных с положением Земли относительно Солнца, планет и Луны.

Биопатогенные зоны оказывают влияние на человека, животных и растения. О связи между растениями и биопатогенными полосами было известно давно. Еще в труде Г. Агриколы «О горном деле и металлургии» эта связь описана так: «…жилы (биопатогенные полосы) выделяют испарения. Вследствие этого, если в каком-либо месте деревья, растущие длинным рядом, в самое необычное время теряют свою свежесть и чернеют или пестреют либо одно за другим валятся ветром, там кроется жила. Иногда даже длинной полосой над местом, где притягивается жила, растет какая-либо трава, или какой-либо род грибов, причем их нет над породными прослойками, а иногда и над ближайшей жилой. Разумеется, и по этим признакам можно обнаружить жилы».

Г. Франциус в 1910 г. писал: «Проходя через мой сад, водоис-катель Бюлов нашел, что в том месте, где я тщетно в третий раз сажал вьющуюся розу, которая и на этот раз погибла, проходит подземный водяной поток (биопатогенная зона), «указатель» в этом месте повернулся вверх».

В Большом энциклопедическом словаре Брокгауза (1935 г.) приводятся сведения о том, что на биопатогенных зонах хорошо растут ядовитые растения, такие как болиголов, наперстянка, осенний безвременник, переступень. Здесь они развиваются значительно лучше, чем вне зон (полос). Любопытно, что в этом же словаре говорится, что те деревянные дома, которые находятся на биопатогенных полосах, с очень большой вероятностью поражаются дереворазрушающим грибом.

Специалисты установили, что плодовые деревья (особенно яблоня), которые растут на биопатогенных полосах, развиваются плохо, с патологией — у них появляются «раковые наросты». Если эти деревья растут на пересечениях биопатогенных полос (на узлах биопатогенной сетки), то вероятность такого развития событий практически стопроцентная.

Многие ученые, занимающиеся исследованиями по проблеме биопатогенных зон, пытались проследить, как проходят биопатогенные полосы в лесу. Изучался характер, рост, вид и развитие отдельных растений. Так, финский ученый В. Аалтонен (1950 г.) пришел к заключению, что в земле находятся «своеобразные разветвляющиеся лучевые линии». Это те линии (полосы), на которых проявляется реакция лозы, то есть биопатогенные полосы.

Исследования показали, что не все растения реагируют одинаково на биопатогенные полосы. О яблоне мы уже говорили — ей на полосе, а тем более на пересечении полос плохо. X. Веркмейстер (1963 г.) подтверждает это и указывает, что на биопатогенных полосах плохо не только яблоне, но и вишне. Но в то же время, по его свидетельству, на биопатогенных полосах очень хорошо растут папоротник, крапива, дуб. Этот список дополняет А. Ренка (1965 г.). Он утверждает, что на биопатогенных полосах очень хорошо растут сочная трава, верба, ива, озерный камыш, ольха, ежевика, мать-и-мачеха, лапчатка гусиная. В то же время плохо растут на полосах клен, плакучая ива, береза и ель. Разные растения, деревья, цветы имеют разное по знаку излучение (положительное или отрицательное). Положительный заряд имеют осина, яблоня, береза, алоэ, коланхоэ, слива, липа, герань, а также все луковичные. Отрицательный заряд имеют вишня, сосна, сирень, груша, лимонное дерево, плющ, все кактусы и пальма, примула, фиалка, азалия.

Те деревья и растения, излучение которых положительное, на биопатогенных полосах (на этих полосах излучение тоже положительное) развиваются плохо. На этих полосах слива не плодоносит, липа не цветет, у яблони наблюдаются повреждения коры. Если деревья имеют противоположные по знаку излучения и находятся рядом, то они растут и развиваются плохо (мешают друг другу). Поэтому нежелательно сажать яблони и вишни рядом. Известно, что яблоня, которая растет вблизи вишни, первые восемь лет не плодоносит. В список деревьев, которые плохо развиваются на полосах, необходимо включить и ясень. А огородникам надо знать, что на биопатогенных полосах плохо растут огурцы, сельдерей, лук, кукуруза, бирючина. Таким образом, на биопатогенных полосах хорошо чувствуют себя сорняки и ядовитые растения. Культурные же растения (кукуруза, лук, сельдерей, помидоры, горох и другие) развиваются на полосах плохо. Нет ли какого-либо «материального» объяснения этого факта? Я. Валдманис попытался связать это с составом почвы. О своих экспериментах он пишет так: «Мы проверяли минеральный состав почвы в местах пересечения «водяных жил» (биопатогенных полос) и сравнивали его с составом почвы по соседству, то есть вне аномальных полос…. Образцы почвы брали из двух различных глубин: 15–20 и 35–40 см. Были исследованы две серии образцов, взятых на лугу и в лесу. В образцах определяли количество макроэлементов. (N, Р, К, Са, Mg, F6) и микроэлементов (Си, Zn, Mn, Со, Мо, В) по методике Г. Я. Ринькиса (1972 г.). Всего было взято 32 образца почвы — в 8 местах пересечения линий, соединяющих точки проявления лозоходной реакции, и в 8 местах вне зон аномалии, но вблизи от них. Исходя из физических характеристик конкретного образца, определялась оптимальная для данного образца концентрация элементов. Затем эти данные сопоставлялись с фактическим содержанием элементов. В результате оказалось, что среднее количество всех 12 указанных элементов вне зон составляет 75 % оптимального их содержания, а в местах пересечения биопатогенных полос только 25 %. Такая зависимость прослеживалась как для образцов, взятых на лугу, так и для образцов, взятых в лесу. Разумеется, проверенные нами 16 точек не могут дать ясного представления о различии распределения элементов в почве в местах проявления лозоходной реакции (на биопатогенных полосах) и по соседству. Имело бы смысл продолжить подобные эксперименты.

Но все же… Не наводит ли это на размышления? Г. Я. Ринькис такое распределение элементов в почве объясняет обычным вымыванием, если допустить, что в местах появления лозоходной реакции (на биопатогенной полосе) почва немного влажнее и уровень подземных вод ближе к горизонту, чем в соседних местах. Отсюда становится понятным, почему в местах проявления реакции (на биопатогенных зонах) произрастают сорняки и ядовитые растения, а культурные растения развиваются слабо, несмотря на лучший водный режим. Дело в том, что культурные растения более требовательны именно к наличию элементов питания. Если не считать органических соединений, то перечисленные 12 элементов обусловливают развитие растений на 98 %, а остальные, примерно 70 элементов периодической системы Менделеева, входящие в зону растений, обеспечивают недостающие два процента. «Конечно, это только догадка, и чтобы она стала со временем рабочей гипотезой, нужны дальнейшие опыты», — так писал Я. Валдманис. Он установил, что «одиночные дубы растут преимущественно либо на линиях, соединяющих точки лозоходной реакции (на биопатогенных полосах), либо в местах их пересечения».

Я. Валдманис изучал, как развиваются дубы в искусственных насаждениях. Вопрос оставался прежний: имеется ли различие в развитии дубов, растущих на биопатогенных полосах и вне их? «Для этого, — говорит ученый, — мы выбрали дубовое насаждение 60-летнего возраста средней высотой около 20,5 м в Скриверском дендрологическом парке. Обследовали участок шириной 8 м и длиной около 40 м, где дубы растут рядами, отстоящими друг от друга на 2,5 м. Оказалось, что дубы, которые растут в местах пересечения «водяных жил», имеют на высоте груди диаметр 28–32 см, а те, которые растут вне этой зоны, — только 16–24 см. Естественное прореживание насаждения, выражавшееся в угнетении роста более слабых деревьев, привело к тому, что последние при достижении диаметра 8—12 см были срублены, но при этом не было ни одного случая угнетения роста молодого дерева, растущего в местах пересечения биопатогенных полос».

В. Г. Прохоров также исследовал влияние биопатогенных зон на эти растения. Он получил такие результаты:

«На многих биопатогенных зонах природного происхождения, связанных с рудными месторождениями, подземными водами, особенно с радоновыми, наблюдается массовая дихотомия хвойных (лиственница сибирская, сосна обыкновенная, сосна сибирская, ель сибирская). В норме у лиственницы сибирской и сосны обыкновенной частота появления дихотомических форм развития ствола не превышает 0,5–1 %. В биопатогенных зонах, связанных с рудоконтролирующими структурами, она доходит до 25 и даже 50 %. Наблюдения над распространением уродливых форм роста у лиственницы и некоторых цветковых растений (льнянка обыкновенная, кипрей, мак) в биопатогенных зонах, связанных с месторождением радоновых вод, цветных металлов, дает основание рассматривать эти зоны как зоны повышенного уровня мутагенеза».

Человек может корректировать свое биополе, или, другими словами, поток энергии, путем взаимодействия с деревьями. Известно, что имеются деревья, которые отсасывают энергию. Другие деревья (дуб, сосна, кедр и др.) подпитывают человека энергией. Специалисты рекомендуют, что при «взаимодействии человек — дерево» необходимо обратить внимание на количественную сторону (интенсивность биополя от ствола) определением участков скопления энергии (с рамками или ощущениями тепла в ладонях), а также на качественную сторону. Считается, что энергия дерева идет по энергетическим каналам, подпитывая и улучшая состояние человека. Подобная подпитка энергией от деревьев-доноров рекомендуется операторам биолокации и всем членам бригады, ведущим съемку биопатогенных зон городов и поселков. Надо иметь в виду, что в качестве доноров надо выбирать деревья, которые растут за пределами биопатогенных полос. Здесь они прямоствольные и здоровые. На биопатогенных зонах деревья усыхают, искривляются, их стволы разветвляются (береза, лиственница и др.). Ряд деревьев, в том числе хвойных пород (ель, туя), на биопатогенных полосах вообще не приживается.

Далее идут вообще любопытные вещи, свидетельствующие о том, как четко все взаимосвязано в природе. Ученые установили, что сойки «сажают» дубы именно там, где они лучше всего будут расти. Это происходит безошибочно, поскольку сойки прячут про запас желуди в узлах биопатогенной сетки, то есть в местах пересечения биопатогенных полос. Зимой хранилища соек заносит снегом и не остается рядом никаких видимых примет. Но орнитологи достоверно знают, что сойка найдет и под покровом снега свой скарб, свой неприкосновенный запас. Разыскивая свой клад, сойка практически никогда не выходит за пределы круга диаметром в один метр. Как она определяет место клада? Конечно, по полосе, а точнее, по пересечению полос. Она их чувствует. Вообще все птицы чувствуют биопатогенные полосы. Они вьют на полосах свои гнезда. Если в птичнике на птицеферме нет полос, домашняя птица чаще болеет и снижает яйценоскость. Кстати, сосновые шишки, вылущенные дятлом, также чаще всего встречаются на пересечении био-патогенных полос.

Животные, которые в процессе эволюции появились раньше, очень любят находиться на биопатогенных полосах. Это рыбы, насекомые, птицы и пресмыкающиеся. Лесные рыжие муравьи строят свои муравейники на пересечениях полос. В печати сообщалось о наблюдении над пчелами. Оказалось, что сборы меда увеличиваются в том случае, если улей находится на биопатогенной полосе. Правда, пчеловоды пришли к заключению, что на зиму пчелиный улей лучше снять с полосы и расположить в нейтральной зоне.

Что касается млекопитающих, то для них биопатогенные полосы являются вредными. Они чувствуют полосы и стараются избегать их. Литовские исследователи на большом статистическом материале показали, что если коровы находятся в стойлах на биопатогенной полосе, то привесы их снижаются на 20–30 %, а удои молока уменьшаются в 2–3 раза. При обследовании 35000 коров Я. Лигерс установил, что большинство из больных маститом коров (80 %) — это те животные, которые находились на биопатогенных полосах (на привязи).

Исключением из млекопитающих в этом отношении является кошка. Ее собственное излучение является отрицательным. Она предпочитает находиться на биопатогенной полосе. Соловьев С. С. сообщает, что кенгуру в этом отношении ведет себя подобно кошке — предпочитает устраиваться на биопатогенной полосе.

Собака хорошо чувствует наличие биопатогенных полос и избегает их. В домашних условиях поведение собаки можно использовать для определения полосы, на полосе собака спать не будет. Что касается коров, то этот вопрос исследован очень хорошо. Дело в том, что группа С. С. Соловьева работала в сельскохозяйственной академии в городе Риге и специально, очень тщательно и профессионально занималась этой проблемой. Было установлено, что коровы, вынужденные находиться в полосах, болеют маститами, плохо развиваются и хиреют. К. Клаве (1958 г.) установил, что животные, которые находятся на биопатогенных зонах и не могут их покинуть, забиваются в угол стойла. У коров, которые находятся на полосах, уменьшаются надои молока. Много сведений о поведении животных и растений на полосах содержатся в преданиях и поверьях многих народов. Сообщалось, например, что, согласно шведской народной примете, «если после заката солнца рой мух или комаров вьется столбом над каким-то местом, то здесь под землей должна быть вода». Считается, что лошадь и собака, когда испытывают жажду, начинают копать землю именно в том месте, где должна быть вода (под землей). Значит, они (и некоторые другие животные) чувствуют источник воды под землей. Согласно шведским народным поверьям, лягушки, моллюски, червяки, лесные улитки и земляные пауки в засушливое время собираются в биопатогенных зонах.

П. Мано (1949) писал, что перепончатокрылые (как и птицы) селятся в узлах сетки биопатогенных полос. Любопытны опыты, описанные П. Мано, которые проводил Г. Вильгельм с мышами и другими грызунами. Всего находилось под наблюдением 24000 животных. Оказалось, что рождаемость их на биопатогенных полосах на 15 % ниже, чем вне полос. Подобные опыты, проводимые с 1200 морских свинок, показали еще большую разницу (при той же тенденции). Когда у мышей была возможность разместиться вне биопатогенной полосы, они это делали всегда, чувствуя на себе ее отрицательное влияние. Очень любопытны (и показательны) также опыты с белыми крысами. Им делали опухолевые прививки. Экспериментировали с двумя одинаковыми по численности группами крыс (по 547 особей). Одна группа животных находилась на биопатогенной полосе, а другая, точно такая же, была расположена вне полосы. Оказалось, что крысы, которые находились на биопатогенной полосе, после опухолевой прививки заражались с большей вероятностью (заразилось 328 крыс из 547), чем крысы, находившиеся вне полосы (241 крыса из 547).

Далее рассмотрим действие биопатогенных полос на человека, его здоровье. Осуществляется это действие через биополе человека.

Энергетический каркас человека состоит из семи энергетических центров (чакр). Жизненная энергия распространяется в теле по змеевидной спирали от одного жизненного центра к другому. Каждый из таких центров (чакр — «огней») связан с определенным органом, о чем уже говорилось.

Указанные чакры, спиралеобразные потоки энергии, экстрасенсы видят воочию. По их восприятию они представляют собой яркие колеса света, вращение в которых происходит против часовой стрелки. По мере роста человека от его рождения (а точнее, зачатия) до совершеннолетия размеры чакр увеличиваются. Их размер у новорожденного составляет всего около сантиметра в диаметре. У взрослого человека этот размер увеличивается до пятнадцати сантиметров. Сверкающие вихри расположены на поверхности тела и всегда без исключения точно привязаны к одному и тому же строго определенному месту.

Установлено, что «если по каким-то генетическим причинам человек родился с погрешностями того или иного центра, то излучения биопатогенной полосы воздействуют разрушающе именно на этот энергетический центр. Воздействие биопатогенной зоны на организм происходит не в одночасье, а в течение длительного времени. Иммунная система организма человека сопротивляется этому воздействию. Более стабильные энергетические центры стараются взять на себя часть тех функций по саморегуляции физиологических процессов, за которые отвечает чакра, подвергнутая разрушающему воздействию биопатии. Однако с течением длительного времени работу по энергетической саморегуляции организма выполнять становится труднее, так как интенсивность биопатогенного излучения не ослабевает, а энергетические ресурсы организма с возрастом слабеют и нет здоровой компенсирующей подпитки всей энергетики человека». (Касьянов В. В.)

Максимальная частота онкозаболеваний отмечена как в жилых кварталах, расположенных в пределах различных по площади экстраузлов и центров, так и в районе мощных и протяженных зон.

Касьянов В. В. исследовал состояние здоровья людей, которые долго находились на биопатогенных полосах. Результаты своих исследований он сформулировал так:

«Влияние биопатогенных зон на организм человека всегда является отрицательным. При этом не только угнетается рост, способность к размножению, но и затрачиваются иммунные силы. Поэтому биологические организмы вступают в состояние повышенных энергетических затрат, затем энергоистощенности и, как финал, в стадию заболевания, болезни. При обследовании больных, долгое время проживающих на биопатогенных зонах, было обнаружено:

1. Общее истощение организма, их центральной нервной системы, что выражается в следующих симптомах: раздражительность, суетливость, сбивчивый разговор, резкое снижение памяти, снижение работоспособности, расстройство координации движений. Такие люди жалуются на ощущение постоянного дискомфорта. Ночью они страдают бессонницей, их одолевают страх, головные боли.

2. Снижение ферментативной активности организма (ферменты желудочно-кишечного тракта, поджелудочной железы, бронхов находятся в состоянии гипофункции).

3. Гормональная система разбалансирована (наблюдаются гормонально-активные образования различных органов, перерождение доброкачественных опухолей в злокачественные).

4. Энергетическое истощение сердечной мышцы и патологические состояния сердечно-сосудистой системы (клиника: перепад артериального давления, гиперкризы, нейроциркуляторная дистония по гипертоническому типу, нарушения ритма сердца). Таким людям чрезвычайно трудно переносить в биопатогенных зонах повышенную физическую и эмоциональную нагрузку. Отсюда инсульты и инфаркты миокарда.

5. Резкая подавленность иммунной системы организма в связи с длительным нахождением на биопатогенной полосе выражается в затяжных вялотекущих обострениях заболеваний с частыми переходами в хроническую форму, коротких ремиссиях, повышением процента осложнений. Лечение в таких зонах в подавляющем большинстве случаев не дает стойкого эффекта.

6. Изменение показателей крови.

Ланда В. Е. в научном докладе сообщает следующее: «Биопатогенные зоны могут взаимопересекаться, сгущаться и разряжаться в соответствии со структурным рисунком тектонических нарушений и разломов земной коры. Эти зоны по медико-экологическим аспектам и результатам исследований авторов, данным биодиагностики являются крайне неблагоприятным экологическим фактором, приводящим с большой вероятностью к возникновению различных заболеваний при длительном нахождении в них животных и людей (поражения сердечно-сосудистой, нервной, пищеварительной и других систем: артриты, склероз, ревматизм, остеохондрозы, астма, нуриез, доброкачественные и злокачественные опухоли). В помещениях, где проходят биопатогенные зоны и пересечения, чаще наблюдаются больные с психическими расстройствами, опухолями мозга, раком желудка, легких и других органов.

Наличие биопатогенных зон на рабочих местах в учреждениях, промышленных предприятиях наряду с другими причинами приводит к повышению утомляемости, понижению производительности труда и, возможно, к ухудшению качества продукции».

Специалисты считают, что биопатогенные зоны, которые являются причиной раковых заболеваний, должны рассматриваться в качестве источника информации об этих заболеваниях как в прошлом и настоящем, так и в будущем.

В развитии патологического синдрома одна часть является наследственной, а другая обусловлена воздействием окружающей среды. Практически разделить эти две части очень трудно. Воздействие факторов внешней среды на организм человека усиливается по мере ухудшения экологических условий: возникают все новые варианты патологических синдромов там, где их прежде не было. Специалисты обнаруживают «извращенное действие генов в ответ на патогенное влияние среды». Когда аномальное действие гена (наследственная болезнь) «реализуется на фоне ненормальной среды развития и существования организма, патологические синдромы приобретают особо негативное выражение, степень тяжести наследственной аномалии оказывается существенно больше». Общеизвестно, что «развитию патологических синдромов содействуют такие факторы, как химическое загрязнение среды отходами промышленного производства, пестицидами, микротоксинами и т. п. Оказывает неблагоприятное влияние и напряженность электромагнитного поля, психогенные факторы стресса». На большой статистике показано, что в индукции и развитии патологических синдромов биопатогенные зоны могут играть для человека ведущую роль. Остальные вышеупомянутые факторы оказываются только своего рода усилителями действия этого главного фактора.

Далее Ланда В. Е. пишет: «Характерным для негативных последствий действия биопатогенных зон является развитие системных синдромов, то есть общего заболевания биологической системы (человека). Для действия биопатогенной зоны характерна индукция заболеваний сердечно-сосудистой, дыхательной, двигательной систем. Но наиболее опасным следствием является появление и развитие онкологических заболеваний (особенно если человек долго находится в экстрабиопатогенных центрах и узлах). Для онкозаболеваний в данном случае характерным оказывается наследственно-средовой характер с некоторой тенденцией перехода к средовому. Согласно статистике, в узлах и центрах биопатогенных зон отмечается не только значительно более высокий процент заболевания, но более ярко проявляется предрасположенность к нему у родственных групп. Это выражается в определенной «специализации» опухолей (рак молочных желез, гениталий, рак кожи, рак пищеварительных органов). При наличии в биопатогенных зонах повышенного содержания таких токсигенных и мутагенных начал, как кадмий, хром, никель, ртуть, свинец и радионуклиды, степень онкологического риска резко увеличивается. Вероятна связь комбинированного действия радиации и биопатогенного излучения полос с появлением новорожденных с онкопатологией лимфатической системы.

Если человек попадает в биопатогенную зону с уже индуцированной опухолью (даже на латентной стадии канцерогенеза), не только сильные, но и слабые биопатогенные зоны могут ускорить развитие опухоли».

Ланда В. Е. совершенно справедливо замечает, что ошибочным (и порочным) является мнение, «согласно которому можно ожидать адаптации человека к условиям биопатогенной зоны вследствие его длительного пребывания в зоне. Также научно несостоятельно мнение о возможности успешного отбора устойчивых к патогенному действию особей. Идти на риск такого отбора недопустимо».

А. П. Дубров, ссылаясь на свидетельства многочисленных источников информации, оценивает вклад биопатогенных зон в возникновение у человека онкологических заболеваний в 50 %.

В. С. Стеценко так характеризует действие биопатогенных зон на здоровье: «В целом угнетающее воздействие биопатогенных зон на энергетическую систему человека приводит к снижению защитных сил организма. Механизм влияния этих зон на организм человека сродни воздействию раковой опухоли на внутренний орган. По экспериментальным данным, развитие онкологического процесса в каком-либо органе характеризуется угнетением энергетической оболочки этого органа, а также возникновением на физическом плане опухоли, а на энергетическом — источника дисгармонических, несвойственных данному организму энергетических колебаний. Так что пребывание в биопатогенной зоне с энергетической точки зрения можно сравнить с проживанием внутри раковой опухоли — налицо источник дисгармонических колебаний при угнетающем воздействии на организм.

Пребывание в таких зонах провоцирует возникновение заболеваний, особенно онкологических. В то же время присутствие дисгармоничного энергетического фона не позволяет возникнуть резонансному гармонизирующему эффекту лекарственных препаратов, нейтрализует лечебные энергетические воздействия и в целом затрудняет или даже делает невозможным излечение».

Из сказанного выше ясно, что пренебрегать информацией о биопатогенных полосах, не замечать их нельзя. Да, собственно, к счастью, этого и нет. Сейчас идет большая работа по составлению карт биопатогенных полос в населенных пунктах, по их устранению, нейтрализации, по защите людей и животных от их отрицательного действия. На садово-огородных участках все чаще сажают деревья со знанием дела, с учетом биопатогенных полос.

Примером того, что и как надо делать в отношении выявления биопатогенных зон в населенных пунктах, может служить работа, выполненная специалистами В. Е. Ландой, А. К. Кузьминым и Н. М. Занабадаровой в городе Улан-Удэ и в промышленных поселках городского типа в этом регионе. Эта работа, заказчиком которой выступили городские власти, выполнялась «для целей проектирования, выбора участков жилищно-социального и промышленного строительства, оптимального их размещения, а также для определения биопатогенной ситуации на дорогах, в производственных и медицинских учреждениях, в жилых зданиях, школах, детских садах и яслях».

Работа состояла из трех частей (этапов):

«Вначале проводилось уточнение структурно-тектонической схемы городской территории с существующей картой сейсмического районирования и топокартами, выделение дискомфортных биопатогенных зон — тектонических нарушений и участков (центров и узлов), где они пересекаются. При этом проводилось предварительное определение положения полос по картам (даузинг) с использованием Г-образной рамки с резонаторами и без них».

На втором этапе изучался энергоинформационный обмен путем анализа энерговосприятия (биоритмов) человека, находящегося на полосах и в узлах (на пересечении полос). При этом выявлялись комфортные зоны в этих районах, в промышленных и жилых зданиях и в местах будущей застройки. Составлялись биоэнергопрограммы во всех указанных местах.

На третьем этапе работы ставилась задача определения возможностей устранения и компенсации влияния биопатогенных зон на состояние организма человека. Сами измерения проводились как на движущемся автомобиле, так и в пешеходном варианте. Применялась также биопеленгация. Измерения на дорогах проводились с П-образной рамкой с резонаторами. Автомобиль двигался по замкнутым маршрутам и по отдельным кварталам населенных пунктов со скоростью 30–40 км/ч. Производилось по 3–4 независимых повторных измерения в разное время суток. Применение резонаторов (например, колбы с водой) позволяет избежать влияния инженерных коммуникаций или уточнить разломную тектонику. В последнем случае резонатором служит золотое кольцо. Обнаруженные аномалии (биолокационные аномалии) наносились на топографическую подоснову. В автомобильном варианте использовали масштаб 1:500.

Мы описываем подробно эти работы прежде всего потому, что все это надо делать во всех населенных пунктах без исключения. Но городские власти не понимают этого, и трудно их в этом убедить. Для них более очевидна необходимость уменьшения выбросов промышленных предприятий. Тут все очевидно, «грубо, зримо». Биопатогенные полосы пускай подождут. На самом деле, полосы являются очень важным экологическим фактором. Они, с одной стороны, непосредственно влияют на здоровье людей, а с другой стороны, наносят огромный материальный ущерб сооружениям (домам, зданиям, водопроводам, нефтепроводам, газопроводам, подземным коммуникациям, дамбам, плотинам и т. д.). Оправдано ли то, что в настоящее время эти работы обходят стороной?

Давайте посмотрим более внимательно, что и как делали специалисты в указанном регионе. Дадим слово им самим:

«По результатам биолокационной съемки отстраиваются графики (гистограммы), наносятся биолокационные аномалии, которые увязываются в протяженные аномалии — зоны в виде линейных полос в соответствии с тектоническими нарушениями. Выделяются участки их пересечения, намечаются биопатогенные зоны, в которых проводится изучение энергоинформационного обмена и их влияние на изменение биоэнергетики человека в определенные периоды времени и оценка статистики различного рода заболеваний, а также исследования активации и энергозаряженности находящихся в них растений, цветов и животных. На картах-подосновах биопатологических зон масштаба 1: 5000 и 1: 500 выделяются экстрабиопатогенные узлы и центры на пересечении двух-трех и более прямолинейных полос, соединяющих сопоставимые биолокационные аномалии. Эти биопатогенные узлы, приходящиеся на автомагистрали, из разветвления и сочленения, являются местами наиболее частых автоаварий, дорожных происшествий, где ослабляется внимание, ухудшается информационное восприятие и реакция шоферов. Как и в ряде городов ФРГ, на таких участках биопатогенной зоны будут установлены в г. Улан-Удэ особые знаки для водителей городского транспорта и пешеходов».

Мы детально рассмотрели работу группы специалистов в Улан-Удэ как пример. Та же группа проводила аналогичные работы в городах Томск, Иркутск, в поселках городского типа, на Братской ТЭС. Так, в Томске ею были обнаружены «сближенные и пересекающиеся между собой 3–4 полосы биолокационной аномалии, предположительно связанные с биопатогенными зонами и возможно обусловленные тектоническими водоносными нарушениями. Это отмечалось в пределах самого крупного комплекса города, а также в районе реки Томь. Измерения проводились в автомобильном варианте по основным магистралям города (с П-образной рамкой и резонатором, которым служила колба с водой). Проводилась биопеленгация отдельных кварталов города».

Специалисты регистрировали сложную сеть пересекающихся биопатогенных зон и в других городах и поселках (Закаменск, Хингайск и др.). Эти населенные пункты расположены «в районах, эксплуатируемых и разведуемых рудных месторождений, и увязываются с минерализованными водоносными тектоническими структурами, а также регистрируемыми электроразведочными, биогеохимическими и биолокационными аномалиями».

Работы, проводимые в Иркутске, также выявили биопатогенные аномалии.

Специалисты совершенно справедливо считают, что «карты и схемы распределения биопатогенных зон необходимы для застройки промышленных объектов и жилых микрорайонов, при составлении комплексной схемы управления состоянием окружающей среды (в целях охраны природы и улучшения экологических условий). Совместно со структурно-тектоническими схемами карты био-патогенных зон следует использовать при оценке и прогнозировании техногенного вибрационного воздействия на отдельных участках городских территорий, при изучении влияния тектонических зон и карстовых пустот на сохранность зданий».

На семинаре сообщалось, что «в городе Норильске инженер С. М. Ногин провел детальную биолокационную съемку по всем продольным и поперечным улицам города. Выяснилось, что 90 % зданий, подлежащих сносу или капитальному ремонту, попадают на узлы пересечения биопатогенных полос. Аналогичные дома и постройки тех же лет, расположенные вне пределов полос, не требуют ремонта. Поэтому у зданий, которые пересекаются биопатогенными полосами, часто образуются трещины в фундаменте и стенах».

Особенно опасны полосы, связанные с тектоническими зонами (разломами) в районе плотин ГЭС и дамб, ограничивающих вредные отходы, прорыв которых может привести к экологической катастрофе. Вся проблема биопатогенных зон рассмотрена в книге авторов серии «Единая картина Мира», которая называется «Биопатогенные зоны — угроза заболевания», а также в их книге «Опасность в вашем доме».

 

РАДИАЦИОННАЯ ЭКОЛОГИЯ

По определению, это «раздел экологии, изучающий влияние радиоактивных веществ (нуклидов) на организмы, распределение и миграцию нуклидов в ценоэкосистемах (популяциях, биоценотической среде, особенно в почве, биоценозах)».

Что же такое радиоактивные вещества (нуклиды) и радиация? Слово «радиоактивность» ввела в обиход Мария Кюри-Склодовская, которая вместе с Пьером Кюри изучала распад ядер химических элементов. Все началось в 1896 г., когда французский ученый Анри Беккерель вдруг обнаружил, что фотографическая пластинка, защищенная от света по всем правилам темной светонепроницаемой бумагой, оказалась засвеченной. На ней вырисовывались некоторые контуры, хотя защитный пакет не был вскрыт. Оказалось, что на пакете с фотопластинкой лежал кусок какого-то минерала. Это не могло не заинтересовать, и вскоре выяснилось, что причиной этого был уран, находившийся в данном куске минерала. Начались интенсивные опыты, которые однозначно показали, что уран излучает, и это излучение засвечивает фотопластинку. Но измерения показали, что излучающий уран перестает быть ураном (по крайней мере, часть его) и превращается в другой химический элемент. Но и этот элемент излучает, превращаясь в новый элемент. Что же происходит конкретно? Атом любого химического элемента состоит из ядра и электронов, которые вращаются вокруг ядра. Это напоминает устройство нашей Солнечной планетной системы. Поэтому специалисты говорят «планетарная модель атома». Почти вся масса атома сосредоточена в его ядре, поскольку орбитальные электроны в тысячи раз легче частиц, из которых состоит ядро. А ядро любого атома состоит из двух типов частиц — протонов и нейтронов (нейтральных в смысле электрического заряда). Весь атом целиком, если он не поврежден, имеет столько же отрицательных электрических зарядов (их несут на себе орбитальные электроны), сколько положительных электрических зарядов содержится в ядре (их несут на себе протоны). Поскольку как электрон, так и протон могут нести на себе только по одному заряду, то из сказанного выше следует, что количество орбитальных электронов в атоме в точности равно количеству протонов, которые находятся в атомном ядре. Собственно, это количество и является основным паспортом данного химического элемента, тем главным свойством, лицом, которое определяет его отличие от других химических элементов, например, водород от урана. По-иному обстоит дело с нейтронами, которые наряду с протонами имеются в ядре. Чаще всего нейтронов в ядре столько же, сколько и протонов. Но имеются и химические элементы, в атомных ядрах которых нейтронов больше, чем протонов. Любопытно, что один и тот же химический элемент (например, уран), имея в ядре одно и то же количество протонов, может иметь там разное (не любое!) количество нейтронов. Так что имеется несколько химических элементов «уран». Чтобы их различать, к химическому символу элемента добавляют число, равное общему числу всех частиц (протонов и нейтронов) в ядре. Например, уран-238 содержит 92 протона и 146 нейтронов, тогда как уран-235 на те же 92 протона (у любого урана протонов всегда 92!) приходится 143 нейтрона. Такие химические элементы называются изотопами («изо» значит равный, то есть равное количество протонов). Один и тот же химический элемент может иметь разное количество изотопов. Ядра изотопов обычно называют «нуклидами» (от слова нуклеос — ядро). Чаще можно слышать слова «радионуклиды». Дело в том, что большинство ядер изотопов являются нестабильными, то есть они могут разваливаться, разрушаться. В процессе такого разрушения ядра излучают, поэтому их и называют не просто нуклидами, а радионуклидами, то есть излучающими ядрами.

Как происходит это излучение? Нестабильное ядро изотопа отделяет от себя комплекс из четырех частиц — двух протонов и двух нейтронов. Этот комплекс не случаен, он очень стабилен и представляет собой не что иное, как ядро химического элемента гелия. Если из ядра выбрасывается несколько протонов (скажем, два, входящие в описанный комплекс), то атом оказывается заряженным, поскольку положительных электрических зарядов внутри ядра стало на два меньше, чем число отрицательных электрических зарядов, которые несут на себе орбитальные электроны. Чтобы атом оставался электрически нейтральным, из него должны быть удалены лишние два электрона. Так что надо ожидать, что из нестабильного (радиоактивного) нуклида будут выбрасываться (излучаться) как ядра гелия, так и электроны. Но и это не все. Нестабильный радионуклид может сбрасывать лишнюю энергию в виде волнового, электромагнитного излучения. Его называют квантами.

Когда исследовали природу испускаемого радионуклидами излучения, то установили, как это излучение взаимодействует с магнитным полем. Физикам давно известно, что если частица несет на себе электрический заряд и движется поперек магнитного поля или наискосок к нему, то она под действием магнитного поля изменит направление своего движения — ее траектория будет закручиваться вокруг силовых линий магнитного поля. Любопытно, что частицы, заряженные положительно, будут закручиваться в одну сторону, а заряженные отрицательно — в противоположную сторону. В таких экспериментах ученые определяют знак электрического заряда частицы, несмотря на то, что сама частица является невидимой. Это возможно потому, что невидимые (из-за малых размеров) элементарные частицы в специальных камерах оставляют видимый след. Поэтому исследователь, зная направление магнитного поля, может по форме этого следа определить знак электрического заряда пролетающей элементарной частицы.

Мы говорили, что из радионуклида могут излучаться ядра гелия, электроны и кванты. Но в научной литературе, да и в широком обиходе совсем другие названия: говорят об альфа-излучении, бета-излучении и гамма-излучении, или о гаммах-квантах. Как это понимать? Проводя описанные выше эксперименты, ученые установили, что весь поток излучения из ядра в магнитном поле разделяется на три потока. Один из них при прохождении через магнитное поле отклонялся вправо, другой — влево, а третий присутствия магнитного поля не почувствовал — он продолжал двигаться так, как будто магнитного поля и вовсе не было.

Исследователи назвали эти три потока, три излучения первыми тремя буквами греческого алфавита: альфа, бета и гамма. Поэтому ядра гелия получили название альфа-излучения, электроны — бета-излучения, а независимые от магнитного поля кванты электромагнитного поля — гамма-излучения, или гамма-квантов. Общее между этими тремя излучениями только то, что они волею судьбы обозначены исследователями буквами, которые находятся рядом в греческом алфавите. Поэтому, когда речь идет о радиоактивности, об излучении радионуклидов, не удовлетворяйтесь общими цифрами, общими данными, а обязательно выясните, какое именно излучение имеет место в данном конкретном случае: альфа, бета или гамма. Вопрос этот отнюдь не праздный, поскольку эти излучения вредны для здоровья. В больших дозах они могут быть даже опасными не только для здоровья, но и для самой жизни. Первым это осознал сам Анри Беккерель. Он пробирку с радиоактивным радием положил в карман и получил ожог кожи.

Как только вы будете знать, с каким излучением вы имеете дело (альфа, бета или гамма), вам станет ясна степень опасности. Все эти излучения, попадая в организм, разрушают ткани, клетки, расстраивают его работу. К сожалению, это стало ясным не сразу и первые исследователи поплатились за свое научное любопытство не только здоровьем, но и жизнью. Сама Мария Кюри умерла от злокачественного заболевания крови, которое возникло как результат частых облучений. И еще не менее 336 человек, исследовавших радиоактивность в то время, облучились и ушли из жизни преждевременно. Важно понимать, что альфа-частицы (альфа-излучение) во много тысяч раз тяжелее бета-частиц, то есть электронов. Известно, что легкий шарик может легче преодолеть препятствия, среду, чем тяжелый. Поэтому от альфа-излучения вы можете защититься листом бумаги. Бумага задержит поток альфа-частиц. Если вы не защитились от альфа-излучения листом бумаги или чем-нибудь другим, то вас от него защитит наружный слой вашей кожи, состоящий из омертвевших клеток. Другое дело, если альфа-частицы попадут в ваш организм при дыхании, вместе с пылью и воздухом. Или при еде, вместе с пищей. Этого надо беречься! Что касается бета-излучения (потока электронов), то его проникающая способность намного выше (поскольку они легче). От него листом бумаги защищаться нельзя. Если вы не защитились, то бета-излучение пройдет в ткани вашего организма на глубину один-два сантиметра и последствия этого будут зависеть от количества энергии, которую они внесли в организм.

Что касается гамма-излучения, то его проникающая способность еще больше, намного больше. От него можно защититься только толстой свинцовой или бетонной плитой.

Ясно, что радионуклиды опасны как непосредственно для человека, так и косвенно, поскольку они в конце концов по пищевой цепочке попадут к человеку. Поэтому актуальным является вопрос, как долго они сохраняются, как долго они излучают. Сам процесс распада радионуклидов очень непростой. Специалист сказал бы — многоступенчатый. Посудите сами: уран-230 излучает альфа-частицу и превращается в торий-234. Торий-234 превращается в протактиний-234, излучая при этом бета-излучение (электроны). Последний превращается в уран-234, излучая при этом бета-частицы. Далее следуют торий-230 (с излучением альфа-частиц), радий-226 (с излучением альфа-частиц), радон-222 (альфа-частицы), полоний-218 (альфа-частицы), свинец-214 (альфа-частицы), висмут-214 (бета-частицы), полоний-214 (бета-частицы), свинец-210 (альфа-частицы), висмут-210 (бета-частицы), полоний-210 (альфа-частицы), свинец-206. Вот такая длинная цепочка превращений и одновременно излучений от радионуклида уран-238 до стабильного ядра свинца-206. Но эта цепочка еще ничего не говорит о скорости распада радионуклида.

Если имеется некоторое количество нестабильных радиоактивных ядер (радионуклидов), то распадаясь, они изменяют свое количество весьма своеобразно. Судите сами: если вы расходуете какой-то продукт, то каждый день его становится меньше, скажем, на один килограмм. Сегодня есть 20 кг, завтра 19, и т. д. Что же касается изменения количества распадающихся радионуклидов, то тут закон такой: через какое-то время его количество уменьшается ровно вдвое (половина распалась), затем ровно через такое же время из оставшегося количества радионуклидов остается ровно половина, затем через такое же время остается ровно половина от половины. Поэтому говорят о времени — периоде полураспада. У одних радионуклидов этот период очень маленький, у других больше, а у третьих он огромный. Например, протактиний-234 распадается почти моментально (за время чуть больше минуты его становится вдвое меньше), а половина всех атомов урана-238 превратится в торий-234 только за четыре с половиной миллиарда лет. Зная период полураспада данного радионуклида, можно рассчитать, как быстро он исчезнет или, по крайней мере, перестанет быть опасным для здоровья окружающих.

Кроме периода полураспада радионуклидов специалисты используют и другой показатель — число распадов в данном образце в продолжение одной секунды. Именно в данном образце, поскольку если вы удвоите образец, то число распадов в секунду станет иным (оно удвоится). Поэтому эту характеристику относят именно к конкретному источнику, к конкретному образцу. Собственно, это число распадов и называется активностью, радиоактивностью данного образца. Если происходит один распад в одну секунду, то такую единицу назвали беккерелем в честь ученого, открывшего радиоактивность. Беккерель обозначается Бк, и является единицей измерения в системе СИ (система интернациональная).

Главный вопрос, который волнует нас сейчас, в данной книге, это тот вред, который может быть нанесен человеку различными факторами, прежде всего теми, которые вызвал к жизни сам человек. Поэтому к излучениям альфа, бета и гамма следует добавить и рентгеновское, которое вызвано к жизни человеком (радиоактивные вещества, которые рассеяны в окружающей среде, рентгеновское излучение не испускают). Рентгеновское излучение испускается атомами, когда от них отрывают внешние электроны. Действие гамма и рентгеновского излучения на живой организм в принципе одинаково (конечно, с учетом дозы).

Имеется и еще один источник излучения, опасного для живого организма. Это потоки нейтронов — тех нейтронов, которые вместе с протонами образуют атомные ядра. Под действием достаточно энергичных (быстрых) нейтронов атом может терять стабильность, он возбуждается, беря на себя часть энергии нейтрона. Эта энергия со временем излучается. Поэтому материалы и ткани, которые были нерадиоактивными, после облучения потоком нейтронов сами начинают излучать, то есть становятся радиоактивными, у них возникают очаги радиоактивности, то есть облученные места. Так, высокоэнергичные («быстрые») нейтроны способны вызвать поражения живой ткани, которые в десять раз сильнее тех, которые вызываются гамма-излучением. «Медленные» нейтроны примерно вдвое менее эффективны в этом плане. Потоки нейтронов образуются во всех процессах при образовании радиоактивных веществ. Они обнаруживаются в местах ядерных взрывов и вблизи реакторов.

Рассмотрим, какие изменения в организме могут вызвать различные излучения и как от них защищаться? Говоря об этом, специалисты используют понятие дозы. Что это такое?

Все знают, что имеются дозы излучения, безопасные для организма, так же, как и опасные. Как они определяются? Во-первых, имеются различные дозы. В принципе доза — это количество энергии, переданной излучением организму. Но говорить обо всем организме как о едином целом недостаточно. Ведь при одинаковой дозе облучения различных органов последствия будут различны, поскольку одни органы в большей степени подвержены воздействию радиации, а другие — в меньшей степени. Так, при одинаковой дозе облучения человека возникновение рака легких у него более вероятно, чем рака в щитовидной железе. Или особенно опасно облучение половых желез. И не только потому, как это часто считают, что может наступить стерильность, но прежде всего потому, что в результате такого облучения имеется очень большая вероятность генетических повреждений. Поэтому надо говорить не просто о дозе, а конкретно о той дозе, которую получил данный орган. При этом надо, естественно, знать, что собой представляло это излучение — альфа-, бета- или гамма-излучение. Надо иметь в виду, что если организм получил (поглотил) одинаковую дозу каждого из этих трех излучений, то наиболее опасным является именно альфа-излучение. Оно в 20 раз опаснее других видов излучений и производит в организме наиболее серьезные разрушения, имеющие плохие последствия.

Дозу, поглощенную организмом, имеет смысл определять на единицу массы, иначе она теряет смысл. Такая доза (поглощенная доза), то есть количество энергии излучения, которое поглотилось единицей массы физического тела (например, тканями живого организма), в СИ измеряется в греях (Гр, Gy). 1 Гр =1Дж/кг. Но эта доза не учитывает тип излучения (альфа-, бета- или гамма-излучение). Если такой учет произвести, то есть привести все излучения к единому знаменателю (умножить сильнодействующие излучения на соответствующие множители), то получится эквивалентная доза. В системе СИ ее измеряют в зивертах (Зв, Sv). Эквивалентная доза в один зиверт соответствует поглощенной дозе в один грей, но только для бета- и гамма-излучений и рентгеновских лучей. Но для альфа-излучения эту величину надо умножить на 20.

Если весь организм подвергся облучению, то для объективной характеристики риска заболевания мы должны учесть то, о чем говорилось выше, а именно: различную чувствительность, а точнее, повреждаемость разных органов. Для этого надо эквивалентную дозу для каждого органа умножить на коэффициент его повреждаемости (если можно так сказать). Сложив полученные таким образом эквивалентные дозы, получим эффективную эквивалентную дозу, которая отражает весь суммарный эффект облучения (для всего организма). Эта доза также измеряется в зивертах.

Для того, чтобы понимать, о чем сообщается в прессе, по телевидению и радио, необходимо различать эти дозы. Если речь идет о беккерелях — это одно, если о греях — другое, а если о зивертах — третье. Правда, чаще вы услышите о других единицах. Так, единицу активности изотопа измеряют не только беккерелями, но и кюри (Кu, Си). Связь между ними следующая: 1Кu =3,700^1010Бк.

Единица радиоактивности в один кюри — это такое количество радиоактивного материала, в котором каждую секунду распадается 3,7^1010 атомов, или, другими словами, происходит 2,2^1012 распадов в минуту. Почему именно столько распадов названо единицей радиоактивности? Да потому, что это радиоактивность одного грамма радия, с которым работали Кюри. Радиоактивный натрий в десять миллионов раз активнее, поэтому такую же радиоактивность имеет одна десятимиллионная часть грамма радиоактивного натрия. В науке и практике используют единицы радиоактивности, которые в тысячу (милли), миллион (микро), миллиард (нано) и триллион (пико) раз меньше одного кюри. Их так и называют: милликюри (10-3 Кu), микрокюри (10-6 Кu), нанокюри (10-9 Кu) и пикокюри (10-12 Кu).

Поглощенную дозу часто измеряют не в греях, а в сотых долях грея. Такую единицу называют рад. Значит, 1 рад = 0,01 Гр. В тех случаях, когда измеряется радиоактивность электромагнитного излучения, то есть гамма-излучения или рентгеновских лучей, единицу в один рад называют одним рентгеном. Рад и рентген можно считать одним и тем же только в том случае, когда речь идет о воздействии гамма- и рентгеновского излучения на живые организмы. Используют и единицы в тысячу раз меньшие — миллирентгены. По радио вы часто слышите о дозах в столько-то миллирентген. Эта единица действительно удобна для измерения тех уровней излучений, которые часто регистрируются в окружающей среде. Ясно, что речь в данном случае идет о суммарной дозе. Для характеристики опасности излучения лучше говорить не о суммарной дозе, а о ее мощности, то есть дозе за определенный интервал времени. Поэтому говорят: «столько-то миллирентген в час».

Эквивалентную дозу измеряют часто не в зивертах, а в бэрах. 1бэр = 0,01 Зв. Указанные выше дозы характеризуют один организм (с учетом вида излучения и чувствительности каждого органа). Но на практике надо иметь и некие характеристики облучения коллективов. В этом случае поступают просто: суммируют индивидуальные эффективные эквивалентные дозы для всех членов коллектива и получают коллективную эффективную эквивалентную дозу. Она измеряется уже не в зивертах, а в человеко-зивертах (чел. — Зв). Это мы суммировали дозу по всем членам коллектива. Если же мы хотим оценить дозу, полученную коллективом за какое-то время, то надо суммировать ее не только по всем членам коллектива, но и по всему отрезку времени, который нас интересует. Можно в этот период включить все время, какое будет существовать данный источник, облучающий данный «коллектив» (из поколения в поколение). Так мы получим величину ожидаемой (полной) коллективной эффективной эквивалентной дозы. Специалисты различают острые и хронические дозы облучения. Острые — это большие дозы облучения за короткое время (минуты или часы). Хронические дозы — это дозы облучения, которому подвергается организм на протяжении всего своего жизненного цикла. Облучение в хронических дозах не обязательно приводит к заболеваниям.

Далее рассмотрим источники радиации и последствия облучения людей. Как уже говорилось, альфа-излучение внутрь организма не проникает. Бета-излучение проникает только на один-два сантиметра вглубь тканей организма. Поэтому они могут действовать на организм повреждающе только в том случае, если попали внутрь организма с воздухом (пылью) и пищей. Естественно, что эти источники излучения специалисты называют «внутренними». Электромагнитные излучения (гамма- и рентгеновское) без труда пронизывают всю толщу организма, повреждая его. То есть они наносят вред организму, находясь вне нас. Поэтому специалисты называют эти источники «внешними». Установлено, что чем выше уровень развития организма и чем больше его сложность, тем меньшая доза излучения способна его повредить и даже привести к гибели. Ясно, что организм человека является таковым, поэтому радиоактивные излучения для него наиболее опасны. Опытным путем показано, что наибольшей чувствительностью к радиации обладают млекопитающие (в том числе и человек). Микроорганизмы находятся на другом конце шкалы чувствительности — они наиболее устойчивы по отношению к радиации. Между этими двумя крайностями находятся семенные растения, а также низшие позвоночные. Важно иметь в виду и еще одно свойство: наиболее чувствительны к облучению быстроделящиеся клетки. Именно поэтому дети намного чувствительнее к радиации, чем взрослые.

Показано, что у высших растений чувствительность к радиации прямо пропорциональна размеру ядра клетки, а точнее объему хромосом или же содержанию ДНК. Поэтому у разных растений чувствительность к облучению может различаться в тысячи раз — настолько разный у них объем хромосом. Конечно, если растение экранирует (защищает) себя от радиации (например, тем, что находится под землей), то его реальная чувствительность значительно уменьшается в результате этой защиты.

Что же касается животных (в том числе и человека), то для них такой простой зависимости между строением клеток и чувствительностью к радиации не обнаружено. В наше время больше всего говорят и пишут об источниках радиации, которые создал сам человек. Но при этом далеко не все представляют себе, что они часто и в больших дозах подвергают себя облучению естественными источниками. Правда, бывает так, что источник радиации естественный, но человек приложил к нему руку и приблизил его к людям, сделал его эффективным для людей облучателем. Например, при производстве удобрений используются фосфаты, которые содержат в довольно большой концентрации уран — источник радиоактивности. При разработке фосфатных месторождений добывают во всем мире огромное количество фосфатов (с ураном, конечно). Полученные удобрения являются радиоактивными (это кроме того, что при переработке руды выделяется радон — опасный источник радиации). Дальнейший путь радиации очень прост — прямо на стол потребителю, то есть каждому из нас. Особенно опасно, если вещества, содержащие фосфаты, скармливают скоту. Кстати, это очень широко практикуется и является чуть ли не вершиной достижений в сельском хозяйстве. Процесс накопления идет и в том случае, если фосфатные удобрения вносят в почву в жидком виде, что тоже широко применяется в развитых странах.

Другой пример. При переработке фосфорных руд образуется необычный продукт — кальций-силикатный шлак. Он обладает высокой удельной радиоактивностью. Тем не менее он применялся (и применяется) при изготовлении бетона. Это тоже очень эффективно приближает источник естественной радиации к человеку (к сожалению). При переработке фосфорных руд получают и другой полезный при строительстве материал — фосфогипс. Он широко применяется при изготовлении строительных блоков, сухой штукатурки, перегородок и цемента. Радиоактивность фосфогипса значительно больше радиоактивности природного гипса. А изготовлено из него было очень много долгоживущих источников радиации, которые также были максимально приближены к человеку — рядом (в прямом смысле) с ними он жил и работал. Приводятся такие цифры. Только в 1974 г. и только в Японии было освоено (израсходовано) 3 млн. т этого материала. Специалисты подсчитали, что только из-за применения фосфогипса в 1977 г. ожидаемая коллективная эффективная эквивалентная доза (то есть доза на всех и за все время, пока этот источник будет излучать) составляет около 300000 чел. — Зв. Из-за применения фосфатных удобрений (с ураном) эта доза (за год) составляет 6000 чел. — Зв.

Как обстоит дело с другими стройматериалами? Так, большой удельной радиоактивностью обладают гранит и пемза, которые используются в качестве строительных материалов. При производстве бетона используют глиноземы. Но было установлено, что они не просто радиоактивны, а очень радиоактивны. Столь же опасны из-за их высокой радиоактивности кирпич из красной глины (который вырабатывается из отходов производства алюминия), доменный шлак (из отходов черной металлургии), зольная пыль (образуется при сжигании угля). Надо ли говорить о вредности радиоактивных отходов урановых рудников (пустая порода из отвалов обогатительных фабрик, которые производят урановый концентрат), которые широко применялись в строительстве, даже в США. Использовали отходы (естественно, радиоактивные), которые оставались после извлечения из руды радия. Это Канада. Примеров из СССР и России у нас нет. Из зарубежной практики приводятся такие данные. Дома строили на отходах урановых рудников (США), на отходах переработки глинозема, естественно, радиоактивного (Швеция), на территории, регенерированной после добычи фосфатов (США), на отходах, которые остались после извлечения радия (Австралия). Наш отечественный опыт также, несомненно, имеется.

Человек, находящийся в помещении, облучается не только потому, что стены и междуэтажные перекрытия сделаны из радиоактивных материалов. Кстати, наиболее приемлемым с этой точки зрения стройматериалом является дерево. Так вот, имеется и другая радиоактивная опасность, причем не меньшая. Это радон (источник радиоактивности), который попадает внутрь помещения из грунта под зданием вместе с природным газом, с водой, а также с наружным воздухом. Проблема радона очень серьезная, хотя на нее почти не обращают внимания. А между тем радон является наиболее мощным естественным источником радиации. Радон — это газ, который в 7,5 раза тяжелее воздуха. Поэтому он в стационарных, спокойных условиях оседает на дне домов — в подвалах: чем выше, тем его меньше. Радон излучает не только сам. Излучают и радиоактивные продукты, которые образовались при его распаде. Сейчас установлено, что примерно за половину всей радиации от естественных источников отвечает радон и продукты, порождаемые им. Если учитывать только те источники излучения, которые исходят из земли, то на радон приходятся все 75 %.

В природе радон имеется в виде радона-222 и радона-220. Первый является членом радиоактивного ряда, который образуется в результате распада урана-238. Второй — в результате распада тория-232. Первый вносит основной вклад в суммарную дозу облучения (примерно 95 %). Но надо иметь в виду, что излучает не только сам радон, но и радиоактивные продукты его распада. Их вклад намного больше, чем вклад самого радона.

Специалисты подсчитали, что в типичном доме радона поступает из грунта под зданием и от стройматериалов оценочно 60 кБк/ сутки (то есть 60 килобеккерель в сутки), вместе с наружным воздухом — 10 кБк/сутки, вместе с водой — 4 кБк/сутки и с газом — 3 кБк/сутки. Мало кто подозревает о существовании этих радиоисточников. Проветривать помещение важно, прежде всего, для того, чтобы очистить его от радона. Среди специалистов широко известна так называемая «шведская проблема» — высокие концентрации радона в помещениях. Шведы перестарались — в целях экономии тепла (энергии) они свели обмен воздуха в помещениях к минимуму, герметизируя помещения и сводя к минимуму вентиляцию.

Что касается воды, то попадание радона с водой в организм не столь опасно и не столь значительно. Во-первых, сырую воду потребляют не часто, а при кипячении радон почти полностью улетучивается. Но даже сырая вода с радоном, попавшая в организм, не столь вредна и опасна, как радон, попадающий в легкие. А ведь распыляя воду в ванной с помощью душа, вы переводите радон из воды в воздух, а затем и в легкие. Вот где в квартире имеется опасность облучения — под душем! На кухню радон поступает вместе с природным газом. Поэтому (и поэтому!) нужны вытяжки. Но даже при отсутствии вытяжки на кухне концентрация радона в ванной примерно в три раза может превысить таковую на кухне. Таким образом, в помещениях (жилых и производственных) следует прежде всего защититься от радона, поступающего из подвалов, а точнее из грунта под домом. Для этого надо загерметизировать междуэтажные перекрытия, а в подвалах установить принудительную вентиляцию. Вентиляция нужна и в ванной, а на кухне надо установить вытяжку.

Естественным источником радиоактивности является и каменный уголь. Радионуклиды присутствуют в угольных породах, хотя и в меньших количествах, чем в земной коре (если считать в среднем). Но дальнейший путь этих радионуклидов такой, что их концентрация увеличивается. Уголь сжигают и при этом минеральные компоненты его превращаются в воду и шлак, которые и содержат радиоактивные вещества. Дальнейший путь этих радиоактивных веществ лежит через трубу электростанции в наши помещения. Та их часть, которая не попала к нам сразу, попадает в пыль, а затем, рано или поздно, все же попадает к нам. Но уголь сжигают не только на электростанциях, но и в печах и каминах жилых домов. Подсчеты показывают, что в сумме это дает значительный эффект (конечно, отрицательный): в трубы вылетает не меньше радиоактивной золы, нежели в трубы электростанций. Причем вылетает и тут же оседает, поскольку трубы низкие. В результате все получают весьма приличную ожидаемую коллективную эффективную эквивалентную дозу облучения. Для всей Земли она составит 100 000 чел. — Зв.

Зольную пыль собирают очистные устройства. Собирают и пускают в дело — добавляют к бетонам и цементам. А далее прямой путь радиоактивной, зольной пыли к каждому из нас, поскольку она оказывается в стенах и перекрытиях нашего дома.

Термальные источники также являются источником радона. Кроме радона в горных породах Земли содержатся радиоактивные изотопы калий-40, рубидий-87, а также два радиоактивные ряда (семейства). Один берет начало от распадающегося урана-238, а другой — от тория-232. Эти изотопы являются долгоживущими. Естественно, что указанные радиоактивные изотопы (радионуклиды) распределены на Земле неравномерно, в определенных местах имеются значительные превышения их концентрации над средними значениями. Земная атмосфера непрерывно бомбардируется космическими лучами — потоками заряженных частиц высоких энергий, которые приходят от Солнца. Их траектории направляются магнитным полем Земли. Поэтому большая часть этих частиц попадает в приполярные области Южного и Северного полушарий. Так или иначе, радиационный фон, который создают космические лучи, составляет почти половину внешнего облучения, которому подвергается население от источника радиации естественного происхождения. Космические лучи приходят из двух источников — от Солнца (солнечные космические лучи) и из Галактики (галактические космические лучи). Они по своим характеристикам различаются, но результат их воздействия на атмосферу Земли один и тот же. Они взаимодействуют с атомами и молекулами атмосферного газа, порождая при этом вторичное излучение. В результате образуются различные радионуклиды.

Проходя через атмосферу, заряженные частицы (космические лучи) теряют свою энергию и поэтому часть из них застревает в атмосфере и не доходит до поверхности Земли. Поэтому чем выше, тем больше радиация, обусловленная космическими лучами. Так, если на уровне моря доза за счет космических лучей составляет 300 микрозивертов (миллионных долей зиверта) в год, то на высоте 1200 м уровень облучения за счет космических лучей увеличивается примерно в 25 раз. Поэтому полеты на сверхзвуковых самолетах небезобидны в смысле облучения. Чем выше над уровнем моря, тем радиоактивный фон больше. Особенно большим он может оказаться в высоких горах, которые содержат гранитные породы: в гранитных скалах содержится больше радионуклидов.

Внизу, на уровне земли, а точнее моря, уровень естественного фона в разных местах может отличаться в 3–4 раза. В это фоновое излучение большой вклад вносят излучения радиоактивных веществ, которые содержатся в воде и почве.

Мы рассмотрели, как радон попадает внутрь организма человека с водой и воздухом. Но он, как и другие радионуклиды, попадает внутрь человека и с пищей. Пути понятны — это пищевые цепочки. Например, радионуклиды попадают в надземные части пищевых культур, а оттуда прямым путем в желудок человека. Этот путь может быть и непрямым. Один из вариантов: радионуклиды попадают в состав растений (травы) на пастбище, а затем в молоко коровы, которая паслась на пастбище, и после этого в пищу человеку. Вариант второй: корову, которая паслась на этом пастбище, забивают, и говядина (с радионуклидами) попадает на стол человеку. Итог каждый раз один и тот же. Если речь идет не о пастбище, а о лишайниках в арктических широтах, то это дела принципиально не меняет: в лишайниках накапливаются радионуклиды (свинец-210 и полоний-210), и поэтому попадают в мясо северного оленя, которым питаются люди. Специалисты отмечают, что в мясе северных оленей особенно велико содержание полония-210. За длинную зиму олени концентрируют в себе большие количества радионуклидов (превышение над нормой может составлять 35 раз). В Австралии нет северных оленей. Там люди получают высокие концентрации радионуклидов вместе с мясом и требухой овец и кенгуру. Форма сути не меняет. В рыбе и моллюсках также концентрируются радионуклиды — свинец-210 и полоний-210. Затем они с пищей попадают к людям. Во всех трех случаях источник облучения попадает внутрь человека и облучение перестает быть внешним — оно превращается во внутреннее облучение. А оно, к сожалению, более эффективно.

Наряду с различными естественными источниками радиации человек создал разнообразные искусственные, рукотворные, антропогенные источники облучения. Их так много, что все здесь не перечислить. Так, это источники, связанные с работой атомных электростанций (включая аварии на АЭС); источники, связанные с производством, хранением и функционированием, если можно так сказать, атомного и ядерного оружия; самые разные источники радиации, которые используются в медицине как с целью диагностики (выявления заболеваний), так и для проведения лечения; источники, с помощью которых обнаруживают пожары; источники, которые наносят (наносили) на циферблат часов, чтобы он был хорошо виден в темное время, и т. д. Источников радиации создано слишком много — от малых до огромных, от находящихся на циферблате наручных часов до разбросанных по миру в результате взрыва Чернобыльской АЭС, а также взорванных атомных и ядерных бомб. Это огромное хозяйство очень опасных вещей не может функционировать идеально и очень часто дает сбои, в результате которых как отдельные люди, так и большие коллективы получают дозы облучения, которые во много тысяч раз превышают облучения, обусловленные естественными источниками радиации.

Чего стоит только одно применение источников радиации в медицине! Авторитет медицины всегда был велик, особенно у нас в стране. Поэтому мало кто сомневался в безопасности для своего здоровья облучений, которые он принимает во время получения рентгеновских снимков. Их делали и днем и ночью, и зимой и летом, по всякому поводу и без любого повода, просто из любопытства, так, чтобы посмотреть, что же там имеется. И так по всей огромной стране. Кроме того, в медицине в свое время широко стал применяться «мирный атом» — меченые атомы — изотопы. Эта вещь очень полезная, очень информативная и даже может быть безопасной, но только при строгом соблюдении правил безопасного применения. Всегда ли они выполнялись и выполняются?

В настоящее время ведущие ученые-медики — специалисты по радиационной медицине считают, что медицина слишком увлекается просвечиванием рентгеном и применением облучения в целях диагностики и лечения. После того как туберкулез стал практически редким заболеванием, проводить массовые облучения людей (их грудной клетки) не только не оправданно, но и почти преступно. Здоровью населения наносится огромный вред. Что касается возможного раннего обнаружения при этом рака легких — то это мало чего дает, помочь больному в этом случае все равно невозможно. Правда, в развитых странах увлечение просвечиванием людей по всякому поводу проходит. Возможно, со временем так будет и у нас. Хочется отметить еще и очевидное: при применении источников облучения надо прежде всего быть уверенным, что соответствующая техника работает исправно, как ей предписано. Но сколько раз каждый из нас слышал: «Подождите, пока проявим снимок, возможно, его надо повторить». И повторяют, иногда даже по нескольку раз.

Уменьшить дозу облучения можно разными способами. Большинство из них очевидны. Это настройка аппаратуры на оптимальный режим, экранирование тех частей организма, облучать которые нет необходимости, уменьшение дозы до минимума, фильтрация самого излучения. Последнее означает, что пропускает только ту часть излучения, которая необходима. Остальную его часть задерживают фильтром. Это чем-то напоминает применение светофильтров, которые пропускают из всего видимого света только свет определенного цвета, то есть определенной длины волны. При диагностике и лечении раковых заболеваний в настоящее время применяют новую аппаратуру, позволяющую существенно локализовать область облучения и значительно уменьшить дозу. Применение метода компьютерной томографии позволяет уменьшить дозы облучения в несколько и даже в десятки раз (зависит от того, какой орган облучают) по сравнению с обычным методом. Конечно, при таких низких дозах можно себе позволить значительно увеличить число обследуемых лиц.

Мы уже говорили о том, что облучение половых органов может привести к генетическим изменениям. Дозу, при которой наступает такая опасность, называют генетически значимой эквивалентной дозой и сокращенно обозначают как ГЗД. Чтобы рассчитать эту дозу, надо дозу облучения половых желез умножить на вероятность того, что облученный будет иметь детей. Ясно, что если по возрасту последнее исключено (вероятность достоверно равна нулю), то говорить об этой дозе лишено смысла. Надо иметь в виду, что половые железы облучаются в разных случаях — при обследовании бедер, нижней части спины, таза, мочевыводящих путей, мочевого пузыря, при применении клизм с использованием бария.

Очень много говорилось о ядерных взрывах. Результаты их распределены (хотя и неравномерно) между всеми, живущими на Земле. Это и естественно, поскольку при ядерных испытаниях в атмосфере радиоактивные осадки переносятся на огромные расстояния (это явление глобальное). Напомним, что наибольшее число испытаний было проведено в 1961–1962 гг., и это прослеживается очень четко в изменении, например, содержания стронция-90 и цезия-137 в продуктах питания разных стран. Испытания проводили США и СССР в северном полушарии, поэтому зараженность радионуклидами продуктов питания в южном полушарии значительно меньше, чем в северном. Дело в том, что не все радиоактивные вещества рассеиваются в пространстве одинаково. Одна их часть, поднятая на небольшую высоту, выпадает почти сразу же неподалеку от места взрыва. Большая возможность переноса в отдаленные места у той части радиоактивного вещества, которая при взрывах поднимается в тропосферу. Там она может существовать до выпадения с осадками даже в продолжение месяца. Это радиоактивное вещество не просто существует, оно путешествует на большие расстояния (с помощью ветра), причем ветры в самой нижней части атмосферы (тропосфере) направлены преимущественно параллельно экватору, то есть с востока на запад или наоборот, то есть, другими словами, вдоль широты. Поэтому-то радиоактивные вещества не кочуют из одного полушария в противоположное. Но определенная часть радиоактивного вещества во время ядерных испытаний в атмосфере достигает даже высоты стратосферы (10–50 км). Их возможности в смысле переноса в любую точку земного шара практически не ограничены. Они находятся в атмосфере до выпадения в продолжение многих месяцев, и за это время переносятся с циркулирующим атмосферным газом на любые удаления от места взрыва. Практически эти источники радиации рассеиваются по всему земному шару.

При ядерных взрывах образуются различные радионуклиды (несколько сотен различных осколков радиоактивных ядер). Но часть из них образуется в ничтожно малых количествах, а другая часть распадается очень быстро (период полураспада небольшой). Все это «к счастью». К несчастью, при взрывах образуются и долгоживущие радионуклиды, и в достаточно больших количествах. Наиболее важные из них — это углерод-14, цезий-137, цирконий-95 и стронция-90. Периоды полураспада у них различные. Так, у циркония-95 он составляет 64 дня, тогда как у цезия-137 и стронций-90 он примерно равен тридцати годам. Что же касается углерода-14, то он является, к сожалению, долгожителем. Его период полураспада равен 5730 годам.

Специалисты для оценки облучения населения применяют понятие средней индивидуальной дозы (от данного источника). Надо сказать, что конкретные группы людей получают дозы, которые в сотни и тысячи раз превышают этот средний уровень. Так, установлено, что оленеводы Крайнего Севера от стронция-137 получают дозы облучения, которые в тысячи раз превышают величину средней индивидуальной дозы, определенной для остальной части населения. Это вдобавок к тому, что они получают через радиоактивный ягель-олень-пищу (пищевая цепочка), о чем уже говорилось. Ясно, что те люди, которые находились вблизи испытательных ядерных полигонов (как у нас в стране, так и в других странах), получили и получают дозы, значительно превышающие средние. Надо сказать, что уже проведенными ядерными испытаниями человечество обеспечило себя надолго. К настоящему времени ее «использовано» менее 15 % от суммарной ожидаемой коллективной эквивалентной дозы (учитывались все произведенные ядерные взрывы), которая оценивается в 30 000 000 чел. — Зв. Специалисты рассчитали, что этот «запас» человечество будет расходовать на протяжении миллионов лет (если оно так долго продержится).

Источником радионуклидов является и атомная энергетика. После аварии на АЭС восторг от того, что наконец создан источник неисчерпаемой энергии, все больше уступает место ужасу перед возможными авариями на атомных электростанциях. Если в мирное время случается то, что случилось в Чернобыле, то чего можно ожидать в случае ведения войны, проведения диверсий или даже в случае разных катаклизмов, например, землетрясений.

Теоретически в данной проблеме все очень хорошо, очень радужно. Ведь на самом деле выбросы радиоактивных веществ в атмосферу при работе АЭС очень невелики. Но только при нормальной работе! А тем временем мощность всех АЭС в мире удваивается примерно каждые пять лет. Атомные электростанции работают уже в десятках стран, задействованы сотни ядерных реакторов.

Если анализ опасности загрязнения радиоактивными веществами вести грамотно, то надо рассматривать не только выбросы радиоактивных веществ атомными электростанциями. Надо рассматривать все звенья цепи ядерного топливного цикла, одним из звеньев которого является АЭС. Цикл этот начинается с добычи и обогащения урановой руды. Затем следует звено производства ядерного топлива. Ядерное топливо используют АЭС. Отработанное АЭС ядерное топливо затем подвергается вторичной обработке с целью получения из него урана и плутония. После всего эти радиоактивные отходы следует (следовало бы) надежно захоронить. Ясно, что даже при идеальной организации работ на каждом этапе всего ядерного топливного цикла неизбежна утечка определенного количества радиоактивного вещества.

Если рассмотреть ядерный топливный цикл подробнее, то вырисовывается следующая картина. Урановую руду добывают или открытым способом, или же шахтным (50 на 50). Далее эту руду доставляют на обогатительную фабрику, которую стараются строить не очень далеко от карьеров и урановых шахт. Ясно, что и карьеры, и шахты, и фабрики являются источниками радиоактивных веществ. Рудники дают кратковременные загрязнения. Фабрики же накапливают огромные количества отходов, содержащих радиоактивные вещества. Это так называемые «хвосты». Специалисты оценивают, что к 2000 г. этих радиоактивных «хвостов» во всем мире накопится до 500 млн. т. Эти отходы являются главным источником облучения населения, который связан с атомной энергетикой. Этот источник будет оставаться эффективным в продолжение миллионов лет. Практически с ним поделать ничего нельзя. В лучшем случае от него можно (надо) отгородиться, «связать» его, покрыв асфальтом или поливинилхлоридом. Надо помнить, что эти покрытия не вечные. Но понятно, что это только пожелания, планы, хотя и обоснованные большим риском.

Продукт обогатительной фабрики — урановый концентрат — поступает на специальный завод, где он перерабатывается и очищается. В результате получается ядерное топливо. Но без отходов не обходится и здесь. Они здесь образуются как в газообразном, так и в жидком состоянии. На этой стадии облучение от данных отходов — радиоактивных веществ — меньше, чем на предыдущих стадиях — в рудниках и на фабрике. Полученное на заводе ядерное топливо поступает по назначению — на атомные электростанции. Здесь величина радиоактивных выбросов зависит от того, какой реактор используется на данной атомной электростанции. На сегодняшний день находятся в эксплуатации в разных странах пять основных типов энергетических реакторов. Водографитовые канальные реакторы эксплуатировались только в СССР, а сейчас и в странах СНГ. Наиболее распространенные сейчас водо-водяные реакторы, с водой под давлением, и водо-водяные кипящие реакторы, которые разработаны в США. В Великобритании и Франции разработаны реакторы с газовым охлаждением. В этих странах они и эксплуатируются. В Канаде широко распространены реакторы с тяжелой водой. Ядерными реакторами следующего поколения являются реакторы — размножители на быстрых нейтронах. Четыре таких реактора сейчас функционируют в Европе и России.

Примерно одна десятая часть топлива, которое уже использовано на АЭС, поступает на вторичную переработку с целью извлечения из него урана и плутония. Заводов, на которых производится такая переработка, единицы. Естественно, что имеется проблема утечки радиоактивных веществ. Особенно актуальной является проблема захоронений радиоактивных веществ. Мы не можем здесь рассматривать ее в полном объеме. Специалисты оценили, что если захоронения будут сделаны под землей и с соблюдением необходимых требований, то сколько-нибудь заметное количество радиоактивных веществ просочится в биосферу только примерно через миллион лет или чуть раньше.

Нас это устраивает.

Представляют интерес оценки доз, выполненные официальной организацией — Научным комитетом по действию атомной радиации (НКДАР). Комитет создан в рамках ООН в 1955 г. По этим оценкам, ожидаемая коллективная эффективная эквивалентная доза облучения за счет всего ядерного топливного цикла составляет за счет короткоживущих изотопов примерно 5,5 чел. — Зв на каждый гигаватт-год электроэнергии, которая вырабатывается на атомных электростанциях. Эта доза раскладывается по различным технологическим звеньям следующим образом: добыча, руды дает вклад 0,5 чел. — Зв, обогащение руды — 0,04 чел. — Зв, производство ядерного топлива — 0,002 чел. — Зв, эксплуатация ядерных реакторов — около 4 чел. — Зв, процессы, связанные с регенерацией топлива, — 1 чел. — Зв. Как видно, самая большая доза приходится на эксплуатацию реакторов. Последняя цифра, по мнению специалистов, может в действительности быть больше в 10–20 раз.

Дозу, которую «поставляют» короткоживущие изотопы, население получает примерно в течение одного года. Она составляет примерно 90 % от всей дозы облучения. Остальные 10 % приходятся на долгоживущие радионуклиды. Но уже через 5 лет население получает 98 % общей дозы. Радиус действия (разброса радиоактивных веществ) составляет несколько тысяч километров вокруг данной АЭС. Коллективная эффективная ожидаемая эквивалентная доза облучения долгоживущими радионуклидами составляет очень большую величину (670 чел. — Зв), но она «размазана» на миллионы лет. За первые 500 лет реализуется только 3 % этой дозы. Все остальное — для далеких потомков. Специалисты считают, что даже при нормальной, безаварийной работе реактора люди, проживающие вблизи АЭС, получают всю дозу сполна от короткоживущих радионуклидов. Они получают малую часть дозы от долгоживущих радионуклидов. Не вызывает сомнения, что проживающие вблизи ядерных реакторов люди получают дозы больше, чем получает все население в среднем.

Но не надо забывать об естественном фоне. Он значительно выше того уровня, который обусловлен нормально работающими АЭС (без аварий).

Далее нам предстоит рассмотреть главный вопрос — как действует радиация на человеческий организм, на его здоровье, на его жизнь. Слово радиация должно ассоциироваться у всех со словом «вред», «болезнь» и даже «смерть». Даже тогда, когда радиацию применяют в лечебных целях, она выполняет эту функцию потому, что наносит вред. Надо иметь в виду, что нет уверенности в том, что малая доза — это безопасная доза. К сожалению, это так. Даже малые дозы облучения могут вызвать заболевания раком или генетические повреждения. Поэтому любая доза облучения всегда опасна. Если можно, надо ее стараться избежать. При больших дозах радиацией разрушаются клетки и повреждаются ткани органов, в результате чего может наступить смерть организма. Это может произойти даже в продолжение всего нескольких дней или даже часов.

Установлено, что раковые заболевания возникают через одно-два десятилетия после облучения. Последствия повреждения генетического аппарата проявляются на будущих поколениях — на детях, внуках, правнуках и т. д. Надо себе представлять, что если человек облучился, то это отнюдь не значит, что он обязательно заболеет раком или его генетический аппарат расстроится. Это совсем не так, поскольку в организме человека действуют восстановительные (репарационные) механизмы и вызванные радиацией повреждения в организме ликвидируются. Вопрос в том, насколько эффективно эти механизмы работают. Это зависит от многих факторов, и определить конечный результат трудно. В такой ситуации можно только оценивать риск заболевания. Риск — это вероятность того, что данный человек может заболеть. Ясно, что чем больше неблагоприятных факторов действует на человека, тем больше вероятность того, что он заболеет, тем больше риск. Из сказанного ясно, что утверждать определенно, что человек заболел именно в результате облучения, практически невозможно, за исключением очень больших доз, когда смерть наступает уже через несколько дней или часов после облучения.

Что же происходит в организме при облучении его альфа-, бета- или гамма-излучением? Рассмотрим происходящие процессы с точки зрения физики. Радиоактивное излучение часто называют ионизирующим. Процесс ионизации состоит в следующем. От полноценного атома, у которого столько орбитальных электронов, сколько в ядре протонов, отрываются один или несколько орбитальных электронов. Такой атом перестал быть полноценным и электрически нейтральным. Нехватка оторванных орбитальных электронов проявляется в том, что положительный электрический заряд ядра оказывается скомпенсированным отрицательными зарядами орбитальных электронов не полностью. Такой атом называют ионом. В данном случае положительно заряженным ионом. Имеются и отрицательно заряженные ионы. Это атомы, к которым «прилипли» лишние электроны.

Альфа-излучение представляет собой тяжелые альфа-частицы — ядра гелия. Бета-излучение — это электроны. Те и другие заряженные частицы, попадая в ткани организма, вызывают там ионизацию, то есть они выбивают из атомов орбитальные электроны. Поэтому их и называют ионизирующим излучением. Но это приводит к повреждению ткани, клеток и т. д. Более того, это повреждение тут же может продолжаться тем электроном, который выбит из ядра. Собственно, при этом внутри ткани создается свой собственный источник бета-излучения. После этого через очень короткое время образованный положительно заряженный ион (бывший атом) и оторванный электрон поступают в организм и образуют «свободные радикалы», которые чрезвычайно реакционноспособны. После этого свободные радикалы, которые образовались, взаимодействуют как между собой, так и с другими молекулами. Цепочка реакций очень сложная и до сих пор полностью не изучена. Установлено только, что в результате их может произойти химическая модификация молекул, которые важны для протекания биологических процессов и необходимы для нормального функционирования клеток. Биохимические изменения могут произойти или очень быстро, или очень медленно. В последнем случае может наступить заболевание раком. Что же касается острого поражения, очень быстрого, то оно наступает после облучения организма в больших дозах.

Для ориентации приведем величины некоторых доз. Очень большие дозы облучения порядка 100 Гр являются для организма человека смертельными. При таком облучении поражение центральной нервной системы настолько велико, что смерть наступает уже через несколько часов или дней. При дозах в 5—10 раз меньших последствия также трагичны, но развязка отодвигается на одну-две недели. Смерть наступает от кровоизлияний в желудочно-кишечном тракте. Если дозы еще меньше, то смерть облученного может наступить спустя один-два месяца вследствие повреждения клеток красного костного мозга. Без него не может происходить кровообразование в организме. Установлено, что умирает примерно половина получивших дозу облучения в 3–5 Гр. Кстати, красный костный мозг, как и другие составляющие системы кроветворения, уже при дозах облучения в 0,5–1 Гр теряет способность нормально функционировать. Поэтому и производят пересадку костного мозга. Восстановительная способность красного костного мозга, как и всей кроветворной системы, поразительна — если остались неповрежденные клетки, то будет запущен механизм восстановления разрушенных (облученных) клеток и все может обойтись благополучно.

Уже говорилось, что особенно чувствительны к облучению половые железы. Облучение семенников при дозе всего 0,1 Гр обусловливает временную стерильность мужчин. Если доза равна 2 Гр, то стерильность становится постоянной (полноценное функционирование семенников может восстановиться только через много лет). Менее чувствительны к облучению яичники у взрослых женщин. Стерильность наступает при дозах облучения, которые превышают 3 Гр.

В глазах наиболее чувствительным к облучению является хрусталик. Если профессионал за 10–20 лет работы с радиоактивными источниками получил суммарную (полную) дозу, равную от 0,5 до 2 Гр, то может произойти (и происходит) помутнение хрусталика и увеличение его плотности. При дозах около 5 Гр развивается прогрессирующая катаракта.

Известно, что наиболее чувствительны к радиации дети. Даже при небольших дозах облучения хрящевой ткани рост костей может замедлиться, а то и вовсе остановиться — скелет организма будет искажен. Такой исход предопределен при дозах около 10 Гр, если организм облучался в течение нескольких недель. Мозг детей также очень чувствителен к облучению. Оно может вызвать потерю памяти, слабоумие или даже идиотию. Еще в большей степени опасно облучение для плода в утробе матери. Специалисты выделяют как наиболее опасный период от восьмой до пятнадцатой недели развития плода. Поэтому беременным нельзя слепо следовать назначениям врача о проведении рентгеновских снимков. Риск очень большой: ребенок может родиться умственно отсталым, так как облучением будет нарушен рост коры головного мозга.

Надо сказать, что другие ткани и органы организма человека выдерживают облучение в больших дозах. Так, почки могут выдержать без большого вреда общее облучение в продолжение пяти недель, составляющее дозу в 23 Гр. Печень выдерживает 40 Гр за месяц, мочевой пузырь — 55 Гр за четыре недели, зрелая хрящевая ткань — до 70 Гр. Более уязвимы легкие. Кровеносные сосуды сверхчувствительны к облучению.

При малых дозах облучения наиболее вероятное последствие облучения — это раковые заболевания. Основной материал по данной проблеме получен в результате обследований в продолжение десятилетий около 100000 человек, которые подверглись облучению при взрывах атомных бомб в Хиросиме и Нагасаки. Правда, основной состав населения получил большие и весьма значительные дозы. Данных о влиянии малых доз облучения меньше. Меньше не потому, что таких облучений не было, а потому, что не проводились в достаточном объеме обследования облученных. Во всяком случае, специалисты в настоящее время считают, что нельзя указать такую величину дозы, чтобы она гарантированно была безопасной (какой бы малой она ни была). Но если учесть, что все мы облучаемся ежеминутно естественными источниками радиации, то нельзя никому гарантировать, что он не заболеет раком. Конечно, чем больше доза облучения человека, тем больше вероятность его заболевания раком. Но именно вероятность. Математики знают, что событие, вероятность которого равна единице, может и не произойти. Поэтому говорят о риске. Если доза облучения удвоилась, то удвоился и риск заболевания раком. Из такого принципа исходят специалисты. Возможно, при малых дозах с применением этого принципа происходит перестраховка, но это, пожалуй, лучше, чем недостраховка, которая в данном случае исключена.

Раковые последствия излучения проявляются в следующем хронологическом порядке. Первые два года после облучения при не очень большой дозе (примерно 1,01 Гр) у облученного протекает болезнь в скрытой форме. Это двухлетний скрытый период. После него лейкоз развивается в явной форме. Если говорить о достаточно большой группе облученных, то наибольшая частота заболевания лейкозами в группе проявится через шесть-семь лет. После этого частота заболевания постепенно уменьшается. Через 25 лет после облучения группы частота заболевания лейкозами в группе приближается к нулю. К этому времени существенно увеличивается частота заболеваний солидными (сплошными) злокачественными опухолями. Эти заболевания начинают проявляться примерно через десять лет после облучения группы. Вероятность заболевания после этого момента постепенно растет со временем и достигает своего максимума примерно через 30 лет после облучения.

На основании изучения заболеваний облученных при атомных взрывах была оценена вероятность заболевания лейкозами. Оказалось, что при дозе облучения в 1 Гр из одной тысячи облученных в среднем два человека умрут от лейкозов.

Что касается сплошных злокачественных опухолей, то рак молочной и щитовидной желез встречается чаще всего (у десяти облученных из тысячи). Расчет велся на дозу облучения, равную 1 Гр. Вероятность этих заболеваний велика, но они частично лечатся. Так, каждую вторую женщину, заболевшую раком молочной железы, можно спасти, а из десяти заболевших раком щитовидной железы можно спасти девять человек.

Трагичнее обстоит дело с раком легких, который действует беспощадно. Встречается он весьма часто. Так, по оценкам специалистов, из тысячи облученных, возраст которых превышает 35 лет, пять заболевают раком легких. Если делать оценки по всем возрастам, то эта цифра уменьшится вдвое: чаще заболевают облученные зрелого и преклонного возраста.

Злокачественные опухоли других органов и тканей после облучения появляются реже. Так, вероятность рака желудка, печени или толстой кишки с летальным исходом в пять раз меньше, чем рака легких, а вероятность возникновения рака костных тканей, пищевода, тонкой кишки, мочевого пузыря, поджелудочной железы, прямой кишки и лимфатических тканей даже в 20–25 раз меньше вероятности заболевания раком легких. Кстати, для облученных заболеваемость раком легких намного больше у курящих. Чем более заядлый курильщик, тем больше риск заболевания. Эти данные получены при анализе заболеваемости раком органов дыхания рабочих урановых рудников.

В результате облучения, как уже говорилось, в организме могут произойти генетические нарушения. Здесь возможны различные варианты: происходит изменение числа или структуры хромосом или же возникают мутации в генах. В последнем случае эффект может проявиться уже в первом поколении или же он будет отодвинут на последующие поколения и даже на неопределенное время. Первые генные мутации называют доминантными, а вторые рецессивными. Рецессивные мутации проявляются только в том случае, если у обоих родителей мутантным является один и тот же ген.

Под действием малых доз облучений могут происходить нарушения хромосом (хромосомные аберрации) — повышенное содержание клеток крови с хромосомными нарушениями. Эти нарушения могут происходить даже при очень малых дозах облучения. Специалисты считают, что любое (даже очень незначительное) превышение уровня излучения в среде над уровнем фона может повысить вероятность вредных мутаций. Более того, это может произойти и просто при высоком уровне естественного фона. Собственно, это же справедливо и по отношению к вредному действию любых химических веществ, которые вносятся (или попадают каким-то образом) в окружающую среду, например, в виде добавок в пищу человека. Поэтому понятие предельно допустимой дозы не должно излишне успокаивать, хотя последствия хромосомных нарушений в биологическом плане до конца не изучены.

Насколько распространенными являются описанные изменения, дают представление следующие оценочные цифры, полученные специалистами (доза облучения считалась равной 1 Гр). При облучении с такой дозой группы из тысячи мужчин возможны 1–2 случая генных мутаций, которые заканчиваются серьезными последствиями, и до 1 случая хромосомных аберраций. Учитываются те облученные, у которых впоследствии появились дети (живые новорожденные). Надо иметь в виду, что женские половые клетки менее чувствительны к облучению, поэтому оценочные цифры, полученные по женщинам-родителям, будут значительно ниже. Последствия облучения в смысле генетических последствий специалисты оценивают и по-другому — по величине дозы, при которой удваивается частота того, что потомство появится с той или иной разновидностью наследственных эффектов. Естественно, сравнение проводится с нормальными условиями, когда радиация была нормальной. Применение такого подхода дало следующие результаты. Было установлено, что если поколение родителей (в течение 30 лет) облучалось при суммарной дозе в 1 Гр, то на миллион новорожденных детей, родившихся от таких облученных родителей, может появиться примерно 2000 серьезных случаев генетических заболеваний (другими словами, два случая на тысячу новорожденных). Этим методом можно оценивать и суммарную частоту появления серьезных наследственных дефектов в каждом поколении. Имеется в виду, что доза облучения остается постоянной. Ясно, что в этом случае число живых новорожденных с серьезными наследственными дефектами будет больше — оно составит 15000 на миллион, или 15 на тысячу живых новорожденных.

Приведенные оценки не следует слишком абсолютизировать. Они получены при учете только серьезных генных мутаций, врожденных аномалий. Но вклад неучтенных, не очень существенных дефектов может в общей сложности, в сумме давать не меньший, если не больший эффект. Поэтому всегда надо помнить, при каких условиях делаются те или иные оценки, а также и то, что оценки — это только оценки.

Научный комитет ООН по действию атомной радиации провел оценки, насколько сокращается период трудоспособности, а также продолжительность жизни в результате генетических изменений, которые последовали за облучением с мощностью дозы 1Гр на поколение. По этим оценкам, оба эти периода сокращаются на 50000 лет из расчета на каждый миллион живых новорожденных среди детей первого облученного поколения. Если постоянно облучаются многие поколения, то впоследствии эти периоды перестают увеличиваться, достигая 340000 лет (сокращение периода трудоспособности) и 286000 лет (сокращение продолжительности жизни). Каждый раз расчет ведется на миллион живых новорожденных.

Говоря о допустимых дозах выброса в окружающую среду радиоактивных веществ, надо иметь в виду эффект биологического накопления, о котором уже говорилось в отношении различных ядов. Его специалисты также характеризуют коэффициентом накопления, который показывает, на сколько (во сколько раз) содержание определенного радионуклида в организме животного больше его содержания в окружающей среде. Радиоактивные вещества накапливаются в организме так же, как и не радиоактивные. Например, радиоактивный йод-131 накапливается в щитовидной железе точно так же, как и обычный, нерадиоактивный йод. Часто радионуклиды «работают» под своих двойников, то есть под те химические нерадиоактивные элементы, химические свойства которых такие же, как и у этих радиоактивных изотопов. Это относится прежде всего к радиоактивному стронцию-90. Он появляется в окружающей среде по воле человека (образуется при расщеплении урана, то есть при производстве и испытаниях ядерного оружия, а также при работе атомных электростанций). Попадая в окружающую среду из указанных источников, радиоактивный стронций-90 выпадает вместе с осадками и затем мигрирует вместе с кальцием из почвы и воды в растения и животные. Далее по пищевой цепочке он попадает на стол человека. При этом он выдает себя за кальций. И занимает его место в наших костях. Так внутри нас образуются радиоактивные источники, которые мы сами выбросили в окружающую среду. Так работает механизм накопления стронция-90 в костях нашего организма. Далее только один шаг к возникновению раковых заболеваний, поскольку кроветворная ткань костного мозга высокочувствительна к бета-излучению стронция-90. Поэтому опасность от стронция-90, находящегося в костях, в 3000–4000 раз больше, чем от внешнего источника облучения.

Очень любопытно, что чем беднее вода и почва биогенными химическими элементами (которые прошли через живое существо), тем эффективнее они накапливают радиоактивные (и другие вредные) вещества. Поэтому в арктической тундре при скупой растительности происходит эффективное их накопление. Далее путь этих радионуклидов к оленям, а затем и к человеку.

Сказанное относится к стронцию-90, но не только к нему. Так, подобным образом цезий-137 маскируется под калий и поэтому успешно совершает свой круговорот в природе вместе с ним и в результате этого попадает на наш стол.

Надо иметь в виду, что накопление происходит не только в организме. Оно может происходить и в неживой природе (в воде, почве, осадках или в воздухе), если приток данного вещества в данный объем больше, чем его отток.

 

БИОГЕОХИМИЧЕСКИЕ ЦИКЛЫ

Самая большая экосистема на Земле — биосфера в процессе развития (сукцессии) достигла своего стабильного, равновесного состояния. Это значит, что все процессы идут слаженно, нигде нет сбоев. Различные вещества (азот, сера, фосфор, углерод, вода, ртуть, стронций, цезий и множество других) участвуют в круговороте, который в нормальных условиях должен совершаться непрерывно. Это значит, что участвующие в круговороте вещества не могут где-то накапливаться, то есть выводиться из круговорота. Если такое накопление будет происходить, то чем дольше оно будет продолжаться, тем больше вещества, которое должно совершать круговорот, выйдет из него. Это напоминает поточную линию: всего должно быть столько, сколько надо — ни больше, ни меньше. Если чего-то не хватает — работа линии будет нарушена. Конечно, интересно знать, как все это происходит в природе. Но наш интерес двойной. Он вызван не только любознательностью, но и тем, что человек результатами своей деятельности существенно нарушает установившийся в природе круговорот веществ. Важно знать, насколько это опасно, чем именно это грозит и каким образом можно этому противодействовать. Именно с этой точки зрения прежде всего мы и рассмотрим проблему. Так, если раньше было ясно, что есть циклы (круговороты) главных, основных веществ и веществ, которые считались второстепенными, то теперь никто из специалистов не осмелится сказать, круговорот какого вещества можно считать пренебрежимым. Если в круговороте участвует очень малая масса вещества, то ее нельзя назвать пренебрежимо малой. Значение участвующего в круговороте вещества определяется не его массой, не его количеством, а теми последствиями, которые оно способно вызвать. Например, радиоактивный стронций-90 в очень незначительных количествах участвуя в круговороте вместе с кальцием и попадая вместе с ним в наши кости, способен (если его количество увеличится существенно) прекратить существование позвоночных (и человека в том числе). Раньше такой проблемы не существовало — стронций-90 появился на свет благодаря человеку. Кстати, человек не только включил в круговорот множество веществ, которые вредны сами по себе (побочные продукты горнодобывающей промышленности, различных производств, химической промышленности и современного сельского хозяйства, продукты, содержащие высокие концентрации тяжелых металлов, ядовитые органические соединения и другие потенциально опасные вещества), но и изменил условия круговорота веществ, поскольку изменил ландшафт, вырубив лес, заасфальтировав поверхность Земли, построив города, поселки и т. д. и т. п.

Рассматривая круговорот (цикл или геохимический цикл) любого вещества, различают ту часть вещества, которая непосредственно участвует в круговороте, проходит поточную линию. Поэтому специалисты эту часть вещества называют подвижным, или обменным, фондом. Этот активный циркулирующий фонд еще называют доступным. Остальная часть вещества не принимает непосредственно участия в круговороте, но она, конечно, не отделена наглухо от первой части. Эту часть вещества называют резервным фондом. К нему применяют также термин «недоступный» фонд. Эта часть в большинстве случаев больше, чем оборотная часть. Можно это иллюстрировать хотя бы на примерах азота или воды или же кислорода. Конечно, чем больше резервная часть, резервный фонд, тем меньше риск, что сбои в обменном фонде приведут к катастрофе. Теряющееся вещество в обменном фонде может быть компенсировано из резервного, базового фонда. Но такой резерв не всегда большой. Тогда ситуация в большей степени подвержена возможностям срыва.

Анализируя круговорот веществ в природе, выделяют два различающиеся пути такого круговорота. В одном случае в круговороте участвуют вещества, находящиеся в атмосфере и гидросфере (морях, озерах, реках, ручьях, болотах и океанах). Этот круговорот называют круговоротом газообразных веществ. Повторим, что резервные фонды в этом случае находятся в атмосфере и гидросфере. В другом случае речь идет о круговороте тех веществ, резервный фонд которых находится в земной коре. Этот круговорот называют осадочным. Не надо путать с осадками — снегом и дождем. Круговорот веществ в осадочном цикле осуществляется путем осадкообразования, горообразования, вулканической деятельности, эрозии и биологического переноса. Вещества, переносимые в осадочных циклах, «привязаны» к земле в большей степени, чем кислород, азот, двуокись углерода, вода и др., которые циркулируют с атмосферным газом, водой и т. д. Рассмотрим вначале биогеохимические циклы, резервные фонды которых находятся в атмосфере, гидросфере и почве. Начнем с воды.

Биогеохимический цикл воды. В общих чертах круговорот воды представляет себе каждый. Большой резервуар воды — океаны, моря, озера и реки. Вода из этого резервуара испаряется. Образуются облака. Затем выпадают осадки в виде дождя, снега, крупы, града. Вода осадков попадает в озера, реки, болота, откуда в конце концов стекает в море. Так круг замкнулся. Надо еще отметить наличие грунтовых вод, которые в конце концов также постепенно стекают туда же — в море. Есть, естественно, и поверхностный сток воды в море.

Любому очевидно, что двигать большие массы воды по описанному кругу не просто. На это надо затратить большую энергию — ведь воду надо поднять на большую высоту над уровнем моря (облака). Поэтому неудивительно, что примерно одна треть всей энергии Солнца, которая «перепадает» Земле, уходит на совершение этой работы. Циркуляция воды важна не только сама по себе (что не вызывает сомнения), но и потому, что она переносит другие вещества. Если вы изменили маршрут воды, то вы тем самым, как правило, изменили и состав тех веществ, которые она переносит. Вода — это «ноги» многих веществ в их круговороте, как полезных, так и вредных. Поэтому круговорот воды надо знать досконально в первую очередь. Специалистам данные о круговороте воды расскажут очень о многом, о том, что неспециалисту покажется никак не связанным с водой. Поэтому в мире тратится много сил и средств для того, чтобы измерять уровень воды в озерах, морях, реках, расход и приход воды и многое другое. Все это необходимо для того, чтобы следить не только за циркуляцией воды как таковой, но контролировать круговорот и других веществ. Контролировать и принимать меры к тому, чтобы недостатки, нарушения в этом круговороте как-то устранить, нейтрализовать. Так, в результате вырубки лесов меняются условия кругооборота воды. Во-первых, в результате этого гумус в почве окисляется, разрушается. А гумус в нормальном состоянии является источником углерода. В лесном гумусе углерода в 4 раза больше, чем в атмосфере, тогда как в биомассе лесов его только в полтора раза больше, чем в атмосфере. При окислении гумуса высвобождается СО2 в газообразном виде, который обычно удерживается в почве. Состав почвенных вод меняется вследствие сведения лесов и распашки земель. В них уменьшается количество некоторых микроэлементов. Дело в том, что вымывание веществ из почвы зависит от путей и режима циркуляции воды. Если вода циркулирует глубоко в почве и она насыщена СО2, то это способствует обогащению ее микроэлементами. Ясно, что такие условия реализуются, если вода задерживается лесом, деревьями, а не стекает вниз, не успев просочиться вглубь. Это можно проиллюстрировать результатами очень любопытного исследования. Ученый исследовал раковины двухстворчатых моллюсков, которых одну-две тысячи лет назад использовали в пищу, а раковины выбрасывали на помойку, на кухонные кучи. Исследователь сравнил содержание в этих раковинах бария и марганца с содержанием их в современных двухстворчатых моллюсках. Оказалось, что это содержание за последние тысячи лет уменьшилось вдвое. То есть моллюски в наше время недополучают примерно половину причитающихся им марганца и бария. А все потому, что их не доставляет вода. Она циркулирует другим путем и не растворяет достаточного количества этих микроэлементов. Она не достигает тех глубин, на которые проникала раньше, при существовании лесов. Сейчас вода быстро стекает по поверхности почвы и не фильтруется через гумусовые слои. Это значит, что элементы, находящиеся в почве (это резервный фонд), оказались отрезанными, отделенными непроницаемой стеной от элементов, которые совершают круговорот и составляют обменный фонд. А причина этого — действия человека, который извел лес. В этом случае для того, чтобы хоть как-то исправить положение, надо вносить в почву указанные не доставленные водой элементы как добавки к удобрениям. Это пример тех косвенных последствий результатов деятельности человека, которые он не предвидел. К сожалению, в истории они идут сплошной чередой. Специалисты установили, что в море количество воды, которая испаряется с его поверхности, больше, чем то количество воды, которая возвращается в море в виде осадков (дождя, снега, града). Но баланс должен быть соблюден. Недостающая для этого вода втекает в море из суши, куда она выпадает в виде осадков.

Это можно трактовать и так: часть испарений моря, прежде чем попасть обратно в море, орошает сушу в виде осадков. Эта влага поддерживает экосистемы как естественные, так и искусственные, то есть агроэкосистемы, используя которые человек кормится. Были получены такие оценочные цифры. Пресные озера и реки получают ежегодно в виде осадков примерно 1 геограмм воды (это равно 104 т). Из нее одна пятая часть составляет сток, то есть уходит в море, а четыре пятых частей прихода воды за счет осадков уходит в подпочвенные водоносные слои, или, как выражаются специалисты, «горизонты». Поскольку оценки дают, что всего воды в этих пресных озерах и реках содержится четверть геограмма, один оборот воды происходит примерно за один год (сток составляет пятую часть геограмма). Оценки проведены применительно к США.

В результате деятельности человека (создание водохранилищ на реках, уплотнение пахотных земель, сведение лесов, строительство оросительных систем, покрытие земной поверхности непроницаемым для воды покрытием и т. д. и т. п.) поступление воды в глубинные слои почвы очень сильно сократилось. Нельзя рассматривать воду просто как среду обитания живых организмов. Ни в коем случае. Она вместе со всем живым, в ней находящимся, составляет единое целое. Живое не только приспосабливается к условиям, имеющимся в воде, но и меняет эти условия. Так, речные животные возвращают в круговорот элементы питания. Поэтому вынос их в море сокращается. Мало того, элементы, пропущенные через пищевую цепь насекомых, рыб и других организмов, могут перемещать эти элементы против течения воды. Имеются и другие признаки этого единства.

Глобальный круговорот углерода. Это второй круговорот, который наряду с круговоротом воды чрезвычайно важен для человека, для человечества. Прежде всего надо вспомнить о СО2. Его содержание в атмосфере нельзя изменять сколько-нибудь сильно. От него зависят условия на Земле — потепление или похолодание климата, и то и другое очень плохо. Чувствительность СО2 к изменениям в биосфере очень высокая из-за того, что его мало содержится в резервном фонде, в атмосфере Земли. Чем резерв больше, тем устойчивость больше. Резервный фонд — это своего рода буфер, что и понятно. Манипулируя количеством вещества, которое составляет малую долю от всего количества, трудно существенно изменить всю массу вещества. В случае с СО2, к сожалению, все обстоит не так — резервный фонд мал и поэтому чувствительность к воздействиям высокая. Конечно, имеются очень большие запасы углерода в океанах, а также в ископаемом топливе и вообще в земной коре. Но он там почти законсервирован. Потоки углерода между материками, океанами и атмосферой незначительные. Пока человек столь сильно не вмешивался в эти процессы, эти потоки были сбалансированы — сколько углерода уходило из атмосферы, столько же его возвращалось в нее из океанов и материков. Но человек добавил мощные источники углерода. Это прежде всего сжигание топлива (горючих ископаемых). Но имеются и другие источники. Так, потеря СО2 из почвы в результате ведения сельского хозяйства больше, чем приобретение почвой углерода из атмосферы. Известно, что СО2 фиксируется сельскохозяйственными культурами. Это для почвы дебет, прибыль (в смысле углерода). Но в результате частой вспашки СО2 высвобождается из почвы. Это потеря СО2, которая превышает его прибыль. Дать точные цифры, характеризующие все процессы, приводящие к пополнению СО2 в атмосфере, трудно. Возможно, процесс сжигания топлива равноценен процессу разрушения биотических резервуаров. Но возможно, что второй процесс менее важен.

Не вызывает сомнения, что растительность Земли путем фотосинтеза, а также карбонатная система морей являются основными источниками СО2 в атмосфере. Установлено, что организмы, составляющие зоопланктон, выделяют в воду большое количество элементов питания в растворимой форме. Это количество больше, чем то, которое высвобождается при микробном разложении трупов этих организмов. Эти выделения в воду живых организмов включают в себя растворимые органические и неорганические соединения фосфора, азота и СО2. Эти продукты непосредственно усваиваются продуцентами. Эти продукты нет необходимости подвергать разложению бактериями. По такой же схеме происходит восстановление (регенерация) и других жизненно важных элементов питания. Следующие цифры иллюстрируют рост СО2 в атмосфере. Если в 1880 г. в атмосфере содержалось 0,29 % СО2, то в 1958 г. оно достигло 0,31 %, а в 1980 г. — 0,33 %. На первый взгляд, это незначительные изменения. Но результаты их могут иметь очень губительные последствия. Оценено, что если содержание СО2 достигнет 0,58 %, что может произойти в середине будущего века, то температура повысится в среднем на 1,5–4,5 °C. А это очень серьезно. Может начаться таяние льдов в полярных шапках, изменится циркуляция атмосферы, повысится уровень Мирового океана. Правда, по мере загрязнения атмосферы промышленными выбросами она становится более мутной и количество отраженной атмосферой солнечной энергии увеличивается. Значит, ее меньше будет попадать на поверхность Земли. Это тот случай, когда говорят, что нет худа без добра: часть нагрева за счет увеличения СО2 может компенсироваться увеличением рассеянной солнечной энергии.

Мы говорим о СО2. Но у него есть предшественники, первоисточники. Это СО — окись углерода и СН4 — метан. В атмосфере содержание СО составляет 0,0001 %, а метана — 0,0016 % от общего содержания атмосферы. Эти соединения быстро обращаются, время пребывания (полного кругооборота) для СО составляет чуть больше месяца (0,1 года), а СН4 — 3,6 года. Для СО2 оно составляет 4 года.

Откуда берутся СО и СН4? Они образуются при анаэробном, или неполном, разложении органического вещества. Впоследствии оба эти соединения окисляются и образуют СО2. Но СО образуется не только в процессе естественного разложения. Примерно столько же его образуется и при неполном сгорании горючих ископаемых. Много его содержится в выхлопных газах автомобилей. Все знают, что окись углерода (СО) является для человека смертельным ядом. Он особенно опасен по понятным причинам в городах, где его концентрация может достигать 0,1 %. Результатом этого могут быть анемии и другие заболевания сердечно-сосудистой системы, которые связаны с недостатком кислорода.

Что касается метана, то он вносит свой вклад в образование озонного слоя. Он производится живыми организмами (микроорганизмами) в мелководных морях, а также болотах. Об этом мы говорили, касаясь проблемы озонного слоя.

Круговорот азота. Воздух, которым мы дышим, на 80 % состоит из азота. Это дармовой азот. Он очень нужен в почве, но в таком виде он там не усваивается. Таким образом, азот обладает огромным резервным фондом. Круговорот его в основных чертах выглядит так. В атмосферу он поступает в результате деятельности денитрифинирующих бактерий. Он возвращается в круговорот благодаря деятельности азотфиксирующих бактерий или водорослей. Они осуществляют биологическую фиксацию азота. Кроме того, азот образуется и затем поступает в атмосферу в результате ряда физических процессов, например, при электрических разрядах (молниях) и др.

Азот протоплазмы ряд бактерий-редуцентов переводят из органической формы в неорганическую. При этом каждый вид бактерий выполняет свою весьма определенную часть работы. В этой цепочке каждое звено на своем месте и нельзя допустить, чтобы оно выпало. В конце концов некоторое количество азота переводится в аммиак или в нитрат. Эти формы азота наиболее успешно усваиваются зелеными растениями.

Человек добавляет азот в окружающую среду вследствие выбросов соединений азота в атмосферу. Человек осуществляет промышленную фиксацию азота. Продукты этой фиксации азота поступают в пахотные земли в форме азотных удобрений. Их количество примерно равно природной фиксации азота. Но биологическая фиксация ниже. Относительно азота нет каких-либо опасений — его баланс в природе сохраняется. Это результат большого резервного фонда и того, что фиксация азота уравновешивается его денитрификацией.

Круговорот азота, как и воды и вообще любого вещества, требует затрат энергии. Когда происходит разложение белков до нитратов, то высвобождается энергия, которую потребляют организмы, проводящие это разложение. Обратный процесс использует солнечную энергию или же энергию, заключенную в органическом веществе. За счет разложения получают энергию микроорганизмы (бактерии), которые превращают аммиак в нитрит, и бактерии, которые превращают нитрит в нитрат. Бактерии азотфиксирующие и нитрифицирующие для выполнения работы по превращению азотосодержащих соединений используют энергию других источников.

Имеется целый ряд бактерий, которые фиксируют азот. Это свободноживущие бактерии (как аэробы, так и анаэробы), симбиотические клубеньковые бактерии бобовых растений, сине-зеленые водоросли, которых еще называют цианобактериями, пурпурные бактерии из ряда фотосинтезирующих.

Многим известна роль клубеньков на корнях бобовых растений. В этих клубеньках находятся бактерии, которые фиксируют азот. Такие живые организмы, кооперирующиеся с растениями, называют мутуалистами, или симбионтами. Благодаря этим сожителям бобовые получают удобрения прямо с воздуха. Это, естественно, широко используется в агротехнике: после бобовых почва оказывается хорошо удобренной. Менее известно то, что и у многих других растений имеются подобные сожители. Бобовые имеют тропическое происхождение. Но имеется не менее 160 видов двудольных растений, у которых имеются подобные по своему назначению клубеньки на корнях. В качестве примера можно привести ольху. У нее в корневых клубеньках содержатся особые примитивные грибы, которые и осуществляют фиксацию азота. Эффективность их работы не хуже, чем у бактерий в клубеньках бобовых. Эти растения, в отличие от бобовых, возникли в умеренной зоне, для которой характерны песчаные и болотистые почвы. Здесь-то и надо в скудную почву добавлять азот, что успешно и делается.

Сине-зеленые водоросли выполняют ту же функцию фиксации азота. Они хорошо устраиваются на мелком плавающем водном папоротнике, где они заполняют микроскопические поры. Их многие века успешно используют при выращивании риса на заливных рисовых полях Востока. Технология следующая. До того, как будет высажен рис, залитые поля зарастают этим папоротником. В результате поля получают азотные удобрения, благодаря которым регулярно получаются хорошие урожаи риса. Нет нужды вносить удобрения, нет нужды менять места посадок риса. На одних и тех же местах в продолжение 1000 лет рис дает отменные урожаи.

Надо сказать, что фиксация азота происходит и бактериями, которые живут на эпифитах и листьях влажных тропических лесов. Часть этого фиксированного азота получают деревья.

Процесс фиксации азота является очень энергоемким. Для того, чтобы из молекулы азота N2 путем добавления водорода из воды получить две молекулы аммиака NH3, необходимо затратить большое количество энергии, которая идет на разрыв тройной связи в молекуле N2. Коэффициент полезного действия этого процесса составляет не более 0,1. Необходимая энергия получается растениями в фотосинтезе. Бактерии в клубеньках бобовых на связывание одного грамма азота затрачивают примерно десять граммов глюкозы. Глюкоза получается в процессе фотосинтеза. Это и дает столь нужный КПД.

Что касается внесения азотных удобрений в почву, то, как это ни покажется странным, это крайне не эффективно. Посудите сами. По данным американских специалистов, при увеличении азотных удобрений в 12 раз (с 1950 г.) урожайность увеличилась примерно в два раза. Только небольшая часть удобрений используется повторно. Практически вся масса удобрений удаляется из почвы с уборкой урожая. Часть нитратов (немалая!) попадает к нам на стол. Другая часть выносится из почвы водой (происходит выщелачивание), а также выходит из игры в результате денитрификации. В природных же процессах дело обстоит иначе: примерно 80 % того азота, который усваивается ежегодно на всей Земле, возвращается в круговорот из воды и из суши. Из игры выходит только 20 %, которые восполняются в результате фиксации или с осадками (дождем).

Подводя итог азотному циклу (круговороту), укажем на то, что часть азота непрерывно уходит в резервный фонд, опускаясь в глубоководные океанические отложения. Зато в круговорот время от времени включается азот, поступающий в атмосферу с вулканическими газами. Так что даже деятельность вулканов хорошо согласована со всеми процессами на Земле. Специалисты считают, что «выключение» вулканов сказалось бы отрицательно на производстве пищевых продуктов на Земле («от голода вполне могло бы погибнуть больше людей, чем страдает сейчас от извержений»). Надо сказать еще несколько слов об азоте как об опасном загрязнителе воздуха. Оксиды азота (N2O и NO2) являются токсичными. В обычных условиях их образуется немного. Но при сжигании ископаемого топлива содержание этих летучих окислов очень сильно увеличивается, особенно в городах и в промышленных районах. Они составляют третью часть всех отравляющих веществ промышленного происхождения, которые как загрязнители попадают в атмосферу.

Печально известный фотохимический смог, который раздражает глаза и вообще отрицательно действует на здоровье, образуется из NО2, который содержится в выхлопных газах. Под действием ультрафиолетового солнечного излучения NО2 вступает в реакции с продуктами неполного сгорания углеводородов, которые также содержатся в выхлопных газах, и образуется фотохимический смог (фото — потому, что образуется под действием света, ультрафиолетового солнечного излучения).

Круговорот фосфора. Фосфор, в отличие от азота, является в природе дефицитом, или фактором, ограничивающим, лимитирующим жизненные процессы. Поэтому нельзя допустить, чтобы он выходил из игры, то есть из круговорота, на какой-либо ее стадии. Из всех элементов, которые необходимы для живых организмов, причем в больших количествах, фосфор является одним из наиболее редких в смысле его содержания на поверхности Земли. А между тем тот фосфор, который мы добываем для удобрений, тут же теряется — как только мы его добавляем в почву, в том же году он из нее вымывается (по крайней мере большая часть его) водой и навсегда оказывается потерянным для нас. Конечно, он не исчезает как таковой, но из круговорота выключается или навсегда или очень надолго. Он попадает на морское дно, откуда возвращается к нам в очень малых количествах. Возвращают его рыбы. Но возвращают в общей сложности мало, не более 60 000 т в год. А добываем мы фосфора в год примерно два миллиона тонн. Разница весьма существенная. Некоторые успокаивают тем, что разведанные запасы пород, содержащих фосфор, достаточно велики и его, дескать, хватит и для нас и для наших внуков. Но нас должна тревожить не только проблема растранжиривания фосфора (который очень быстро вымывается из почвы), но и те отходы, которые накапливаются в процессе переработки фосфоросодержащих веществ и производства удобрений. Создаются очень серьезные загрязнители окружающей среды, главным образом в виде фосфата. Огромные количества растворимых фосфатов выносятся в водные системы вместе со сточными водами как сельскохозяйственными, так и промышленно-городскими. Специалисты-экологи считают, что если мы не хотим погибнуть от голода, то нам придется всерьез заняться проблемой возвращения фосфора в круговорот. В некоторых местах (за рубежом) практикуют опрыскивание наземной растительности сточными водами, содержащими фосфор. В другом варианте их «пропускают» через болота. Это не решает проблемы полностью, но определенный эффект достигается.

Сложность проблемы фосфора, в отличие от азота, состоит в том, что его резервный фонд находится не в атмосфере, а на дне морском, в горных породах и других отложениях, которые возникли как результат геологической активности. Из этих пород фосфор добывает человек, ведя их разработки, но добытый фосфор почти незамедлительно теряется — он в прямом смысле уплывает из его рук и оказывается на дне морском. При этом часть фосфатов отлагается в мелководных осадках, а часть теряется очень глубоко на морском дне. В принципе в истории Земли имел место процесс поднятия отложений. Но сейчас он практически не наблюдается и уповать на то, что фосфор сам поднимется со дна морского, не приходится. Рыба, как мы уже видели, также не справляется с этой задачей. А между тем фосфор является незаменимым элементом протоплазмы, без которого жизнь невозможна. Круговорот его прост: он переходит из органических соединений в фосфаты, а фосфаты потребляют растения. Что касается потери фосфора, то мы теряем и еще одну возможность его возвращения в круговорот — морские птицы стали это делать намного менее эффективно, чем в недалеком прошлом. Птиц становится меньше — и это результат деятельности человека. А ведь было их несметное количество. Колоссальные скопления гуано на побережье Перу казались неистребимыми. Но человеку все по плечу.

Круговорот серы. Сера не столь необходима живым организмам, как фосфор и азот. Но роль ее огромна, и круговорот ее в природе сбивать нельзя. Роль ее не только прямая, но и косвенная. Например, когда в осадках образуются сульфиды железа (содержат серу), то это помогает фосфору переходить из нерастворимой формы в растворимую. А это то, чего мы так желаем. Но у серы есть и своя непосредственная задача — она входит в состав аминокислот и участвует в процессе продуцирования и разложения биомассы.

Резервный фонд серы содержится как в почве и отложениях, так и в атмосфере. В атмосфере ее меньше. В обменном фонде, который участвует в круговороте, идут процессы окисления серы и ее восстановления. Эту работу выполняют специализированные микроорганизмы — каждый из них делает свое дело. Так, например, бактерии Desulfovibrio поднимают серу со дна морского. Они обходятся без кислорода (являются анаэробами). Эти бактерии преобразуют сульфаты (SO42-), которые находятся в отложениях и воде на большой глубине, где нет кислорода (к примеру, в Черном море) в H2S. Далее газ H2S сам поднимается и оказывается или в поверхностных водах, или же в верхних слоях отложений. Здесь его используют другие организмы, например, фотосинтезирующие бактерии.

Бесцветные, зеленые и пурпурные серобактерии осуществляют обратный процесс преобразования H2S в сульфаты. Промежуточным звеном в этой реакции является образование серы: H2S — S — SCy. Без этого звена H2S преобразуют в SО4 тиобациллы.

Эта реакция (процесс) называется аэробным окислением сульфида. Аэробные гетеротрофные микроорганизмы превращают серу в SО4-, а анаэробные — в H2S. В результате получения первичной продукции сульфаты включаются в органическое вещество. Сульфаты возвращаются в круговорот через экскрецию животными.

Собственно, основной формулой серы, которая восстанавливается автотрофами (организмами, усваивающими солнечную энергию путем фотосинтеза) в белки, является SО4-.

Круговорот серы важен не только для круговорота фосфора, о чем уже говорилось, но и для круговоротов азота и углерода.

В воде также находятся фотосинтезирующие бактерии, как морские, так пресноводные. Производят они органического вещества очень немного (3–4 %). Но заслуга их в другом — они могут функционировать в таких условиях, где другие организмы жить не могут. Они обитают в граничном слое между окислительными и восстановительными зонами в воде и осадках. Туда свет практически не проникает. Эти бактерии, находясь в илистых отложениях литороли, образуют розовые и пурпурные слои, которые располагаются под верхними зелеными слоями водорослей, обитающих в иле. Они обитают там, где уже имеется свет, но мало кислорода — у самой верхней границы восстановительной (анаэробной) зоны. В условиях, когда в стоячих озерах имеется большое количество H2S, на долю фотосинтезирующих серобактерий приходится четверть общей годовой продукции фотосинтеза.

Мы говорили об естественном цикле, круговороте серы. Но человек много добавил к этому круговороту. В результате промышленного загрязнения в окружающую среду попадает большое количество серы в основном в виде газообразного сернистого ангидрида (SO2), который образуется в результате сжигания угля. Двуокись серы гибельно действует на растительность. Кроме того, SO2 реагирует с водяным паром и кислородом с образованием слабой серной кислоты H2SO4 в виде капелек. Эти капельки и образуют кислотный дождь. Чем больше времени находится в воздухе SО2, тем больше вероятность образования серной кислоты. Можно привести такой пример. Для того, чтобы меньше загрязняющих веществ, в том числе SО2, выпадало в населенных пунктах после их выбросов из труб ТЭЦ, эти трубы стали строить высокими. Эффект проявил себя тут же, поскольку загрязняющие вещества поднимались выше и уносились с воздухом дальше. Но чем дольше SО2 находится в воздухе (в контакте с водяным паром — водой), тем эффективнее образуется серная кислота, которая затем благополучно (с осадками) выпадает на те же населенные пункты. От чего ушли, к тому же пришли, только в худшем варианте. Этого бы не случилось, если бы сразу было понимание проблемы, понимание того, что где бы в атмосферу или гидросферу или почву мы не выбросили загрязняющие вещества, они рано или поздно будут у нашего порога, вернутся к нам через форточку, водопроводный кран или продукты питания. Нельзя быть, в конце концов, страусом. Надо наконец понять, что имеется единственное решение данной проблемы — удаление серы из выбросов и из топлива.

Надо иметь в виду, что в тех почвах, где нет противодействия кислотности, буферов рН, которыми служат карбонаты, соли кальция и других щелочных соединений, кислотные дожди наиболее опасны. Почва от них не защищена. Ясно, что увеличение кислотности (рН) в почве, озерах и т. д. приведет к исчезновению в них жизни.

Осадочные циклы. Рассмотренные выше циклы (круговороты) не исчерпывают всех возможностей, которые реализуются в природе. Ведь не все вещества циркулируют вместе с водой и воздухом. Мы уже говорили, что имеется и осадочный цикл, то есть круговорот веществ в результате вулканической деятельности, горообразования, осадкообразования, эрозии. Конечно, в этом круговороте не обходится и без живых организмов, которые осуществляют биологический перенос.

Поскольку осадочный цикл связан с самой Землей, то приведем некоторые пояснения. Ядро Земли покрыто сверху слоем, толщина которого равна 2900 км. Этот слой называют мантией. Сверху мантия покрыта слоем базальта. Базальт — это черная порода, которую можно обнаружить в районах вулканических выбросов. Слой базальта практически является дном океанов. Сверху на базальтовом слое местами (там, где имеется суша) имеется «слой» гранита. Гранит — это весьма устойчивая порода, имеющая светлую окраску. Выше слоя гранита находится слой отложений. Кстати, в океанах и морях также имеется слой отложений, под которым (при достаточной глубине океана или моря) находится базальт. Материки же (суша) представляют собой гранитные глыбы, плавающие, словно пробки, на базальтовом слое! Эти пробки сверху покрыты отложениями.

Теперь, имея перед собой картину устройства Земли, попробуем представить себе, как происходит циркуляция различных элементов. В атмосферу поднимаются элементы, которые извергаются из вулканов, переносятся воздушными потоками из отложений (результаты эрозии и др.) и поднимаются в атмосферу вместе с морской (океанической) водой. Все эти вещества (элементы), находящиеся в воздухе, рано или поздно должны выпасть на землю (и на водную поверхность океанов и морей). Кроме того, надо иметь в виду, что идет обмен элементами между мантией и слоем базальта (в ту и другую сторону), а также между отложениями и гранитом. Нас интересует жизнь. Ее участие в круговороте и ее участь в результате вторжения человека в этот процесс. Поэтому осадочные элементы мы будем называть элементами питания. Ясно, что лучше всего, оптимально, если элементы питания будут находиться там, где они нужны, где в них имеют потребность живые организмы. Очевидно, что слой отложений образовался не сразу, а в процессе длительного переноса вещества сверху вниз, как это описано выше. Накопление элементов питания происходило в периоды минимальной геологической активности. Это были растворенные или пригодные к использованию минеральные элементы. Они оседали на низменностях и в океанах. Естественно, что возвышенности при этом обеднялись. Нормально, если это обеднение будет восполняться поступлением веществ снизу. В этом и будет состоять нормальный круговорот. Этот возврат элементов питания снизу вверх могут осуществлять живые организмы. Поэтому говорят о биологических механизмах возврата.

Любая из цивилизаций, которые существовали на Земле до сегодня, так или иначе приводила к ухудшению этого механизма восполнения, то есть к ухудшению качества почв. На Азиатском континенте, который был свидетелем многих цивилизаций, потери почв наибольшие. Помешать нормальному круговороту веществ (элементов питания) можно по-разному. Можно, например, на высокоширотных реках поставить плотины, перекрыть ход лососей на нерест (а заодно не только лососей). При таком варианте никто не думает о том, что когда в глубине материка лососи гибнут во время нереста, то в своем теле они там оставляют ценные элементы питания, которые они транспортировали, доставили вглубь материка из моря. Можно привести и другой пример. Мы уже говорили, насколько пагубна сплошная, плановая вырубка леса. И не только потому, что атмосфера недополучит свой кислород (это для нас чрезвычайно важно), но и потому, что с древесиной мы удаляем с этого участка элементы питания. В естественных условиях эти элементы питания остались бы там же, в почве леса. Они поступили бы в почву после того, как дерево разложилось бы. Но мы оголили почву и нарушили круговорот элементов питания.

Ранее экологов интересовал круговорот только важных для живых организмов (главное, для человека) веществ, элементов питания. Но с появлением радиоактивных веществ, которыми человек за короткое время успел загрязнить все среды — воздух, воду и почву, — постановку проблемы пришлось изменить. Те элементы, которые еще недавно считались второстепенными, оказались в центре внимания. Второстепенных не стало. Оказалось, что вместе с второстепенными элементами может совершать круговорот радиоактивный элемент, химические свойства которого такие же. Он что-то вроде близнеца. А это в корне меняет дело. Если второстепенный элемент для нас был безразличен, поскольку он не приносил ни вреда ни пользы, то его двойник, проникая к нам вместе со второстепенным элементом, может обернуться для нас драмой, если не трагедией. Так проникает в наши кости радиоактивный стронций-90, который совершает круговорот с безобидным кальцием. Пока человек не породил стронций-90, проблемы не было. Но сейчас она стала одной из зубных болей человечества. Подробнее об этом будет сказано в разделе «Радиационная экология».

Второй важной проблемой, которую создал человек, — это тяжелые металлы и в том числе ртуть. Это такие металлы, как цинк, медь, кадмий и др. В результате промышленных разработок эти металлы попадают в почву, воду, а затем и к нам на стол. Что касается ртути, то она также мигрирует в реки и почву. Если она приходит в контакт с микроорганизмами, то они ее перерабатывают. Но! Из нерастворимых ее форм они делают растворимую, которая очень подвижная и очень ядовитая. Это метилртуть.

 

ЭНЕРГИЯ В ЭКОСИСТЕМАХ

Мы знаем, что для того, чтобы что-нибудь сделать, надо затратить энергию. Без затрат энергии ничего добиться нельзя. Без труда не выловишь и рыбку из пруда. Но специалист-физик, да и просто добросовестный десятиклассник скажет, что это неправильно. Неправильно в принципе. Неправильно потому, что «энергия может переходить из одной формы в другую, но она не исчезает и не создается заново». Это является законом, первым законом термодинамики. Законом, который никогда и нигде не нарушался и, видимо, нарушаться не будет. Значит, затратить или произвести энергию нельзя в принципе. Этого не может сделать никто: ни человек, ни самые хитроумные машины, ни животные, ни растения. Количество энергии во Вселенной, каким оно было «от сотворения Мира», таким остается и по сей день и будет одним и тем же вечно, покуда будет существовать этот Мир, а возможно (видимо) и дольше. То же самое надо сказать и о веществе. Все оно, абсолютно все, сохраняется. Оно только меняет, форму, структуру. Но это более понятно, тем более тем, кто знает формулу А. Эйнштейна E=mc2, где Е — энергия, m — масса вещества, с — постоянная, равная скорости света. Раз не меняется количество энергии, то не меняется и количество вещества. Это логично.

Имеется и третья величина, которая никогда не исчезает. Правда, она, видимо, может образовываться. Это — информация. Информация обо всем происходящем в любом уголке Вселенной, будь то на вашем рабочем столе или внутри клетки вашего организма, поступает в информационное поле Вселенной и остается там вечно, никогда не исчезая. Эта информация, несомненно, наиболее важная часть Вселенной, а точнее, ее основа, основа всего того, что составляет Вселенную. Поэтому примитивно и ограниченно звучат заключения экологов-биологов, что «все взаимодействия между живым и неживым ограничиваются обменом веществом и энергией». А где информация, тот генплан, по которому и была создана Вселенная, то, благодаря чему и обеспечивается единство Вселенной и согласованность всех действий в ней? Но вернемся к энергии. Если количество энергии, несмотря ни на что, всегда остается неизменным (энергия расходоваться не может в принципе!), то что же происходит, например, когда мы выполняем работу?

Поясним это на примере. Был построен красивый дворец. Кирпичи были сложены в определенном порядке. Прошли тысячелетия. Этот порядок установки кирпичей превратился в беспорядок, в полный беспорядок, по которому никакой археолог не сможет восстановить (в уме или на бумаге) разрушенный временем дворец. Время разрушает все. Точно то же самое происходит и с энергией: она из энергии, в которой был порядок, с течением времени стремится превратиться в энергию, в которой уже порядка меньше или вовсе его нет. Вы включили электроплиту. Она раскалилась. Температура ее стала намного выше, чем температура воздуха на кухне. Электроплита, в данном случае, служит источником упорядоченной энергии: эта энергия собрана в одно место, вы можете на плите вскипятить воду и т. д. Но когда вы плиту выключите, она начинает остывать. Что это значит? А то, что упорядоченная энергия становится менее упорядоченной, или, в данном случае, и вовсе неупорядоченной. Упорядоченная энергия — это та энергия, тот вид энергии, который легко использовать для того, чтобы произвести какие-либо изменения с веществом.

Таким образом, количество энергии, вещества и информации не меняется. Меняется в Мире только одно — упорядоченность. Первый закон термодинамики гласит, что энергия не меняется количественно. Второй закон термодинамики гласит, что если этому не мешать, то всегда идет процесс уменьшения порядка — беспорядок растет. Применительно к энергии это значит, что идет превращение упорядоченных видов энергии в менее упорядоченные и так до предела, пока энергия не будет рассеяна в пространстве абсолютно равномерно. Выключенная электроплита через какое-то время остынет, а вернее, ее температура станет в точности равной температуре окружающего воздуха. В пределах кухни произойдет полное выравнивание температуры, всякая упорядоченность энергии будет устранена, и в этом смысле восторжествует полный, абсолютный беспорядок. Мы можем кухню расширить на всю Вселенную (мысленно, конечно) и «выключить» все электроплиты-звезды и другие источники тепла. Что тогда? То же самое, что и на кухне — через некоторое время упорядоченность энергии должна исчезнуть, должен наступить полный, абсолютный беспорядок (в смысле энергии) — энергия будет равномерно, абсолютно равномерно распределена в пространстве. Второй незыблемый закон термодинамики гласит, что в конце концов все стремится к полному, абсолютному беспорядку, если только никто и ничто этому не препятствует. В физике (термодинамике) этот закон называют законом энтропии, а также Законом непрерывного, неизменного стремления энтропии к увеличению. Везде, где этому нет противодействия, энтропия растет, стремится расти, все выравнивая. Закон открыт (а точнее, сформулирован) в физике. Но он работает везде. По этому закону, в обществе необходимо постоянно, ежеминутно вносить упорядоченность. Чем эффективнее это будет делаться, тем дольше общество будет в состоянии сопротивляться росту энтропии, росту беспорядка. Можно это делать с помощью только принудительной системы, тогда можно обеспечить упорядоченность в обществе на десятилетия. Можно же делать это более эффективно — через воспитание граждан и организацию такого функционирования общества (конечно, не без принуждения), когда общество сможет сопротивляться наступлению полного беспорядка столетия и тысячелетия. История знает такие примеры.

Смысл слова «энтропия» из сказанного выше ясен. Само слово энтропия (от греч. тропос, что значит другой) значит исключение всего иного, другого, наступление полного выравнивания, полного беспорядка. Вспомните, от этого же слова (тропос) происходит тропосфера, область атмосферы, где имеет место иное, другое изменение с высотой температуры воздуха: ниже тропосферы температура с ростом высоты уменьшается, а в тропосфере — увеличивается.

Задача серии книг «Единая картина Мира» состоит в том, чтобы помочь читателю овладеть правильным мировоззрением, миропониманием, мировосприятием. Правильным — в смысле, соответствующим современному уровню знаний. Рассматриваемый здесь вопрос энергии в этом плане очень принципиален, во всяком случае не меньше, чем вопрос информации.

После такого общего вводного рассмотрения перейдем к рассмотрению проблемы прохождения энергии через экосистемы. Экосистема состоит из живого и неживого. Именно живое выполняет задачу — увеличивать упорядоченность, противодействовать наступлению полного беспорядка, хаоса. Полный беспорядок, хаос наступит тогда, когда вся энергия будет превращена в тепловую энергию и эта тепловая энергия будет рассеяна равномерно во всем пространстве. О какой энергии (первоначальной) мы говорим? Конечно, об энергии Солнца. Большая часть энергии, благодаря прохождению которой существует, функционирует наша экосистема — биосфера Земли, — это энергия, приходящая к нам от Солнца. Причем через биосферу с пользой, с отдачей проходит очень малое количество этой энергии. Убедитесь сами. Солнечная энергия в виде волнового солнечного излучения, солнечных лучей падает на зеленый лист дерева, например, дуба. Этот лист может оприходовать только два процента падающей на него энергии. Остальные 98 % солнечной энергии теряют свою упорядоченность, поскольку сильно рассеиваются и превращаются в тепловую рассеянную энергию. Если бы кто-то упорядочил эту энергию, собрал ее в определенном месте, организовал ее, то он тем самым противодействовал бы непрерывной деградации энергии, то есть росту энтропии. Растение, которое взяло на себя 2 % солнечной энергии, сохраняет ее упорядоченность, поскольку в результате фотосинтеза создаются вещества (пища для других живых организмов — консументов), которые концентрируют энергию, упорядочивают ее. Дальше эта энергия проходит по всей пищевой цепочке. Правда, при переходе от одного звена к другому, более высокому по рангу (например, от продуцента к первичному консументу или же далее, от первичного консумента ко вторичному консументу), большая часть энергии опять же теряется, рассеивается в виде тепла. Поэтому широкое основание экологической энергетической пирамиды по мере перехода от одного трофического уровня к другому в конце концов сходит на нет на вершине пирамиды. Если бы энергия не рассеивалась, а вся оставалась упорядоченной при переходе от одного трофического уровня к другому, то мы имели бы всегда дело не с пирамидами, а с параллелепипедами — на любом уровне энергия (сечение параллелепипеда) была бы одна и та же.

Для характеристики стремительности уменьшения количества энергии в экологической энергетической пирамиде экологи используют понятие качества энергии. Смысл его понятен из такого примера. От Солнца на один квадратный метр поступает один миллион килокалорий. Часть этой энергии (примерно 2 %) синтезируют растения. Растения поедают травоядные животные. При этом опять же только малая часть энергии связывается, другая часть превращается в тепло. Далее, это травоядное животное становится жертвой хищника (вторичного консумента). Снова только малая часть энергии сохраняется (в хищнике). Остальная часть энергии рассеивается. Допустим, что на уровне хищника осталось нерассеянной из одного миллиона только сто килокалории. При переходе от Солнца, а затем от одного трофического уровня ко второму, а затем и к третьему нерассеянная энергия уменьшилась в сто тысяч раз. Специалисты считают, что во столько же раз увеличилось качество энергии. Принцип здесь простой: на сколько уменьшилось количество энергии, настолько увеличилось ее качество. Таким образом, качество энергии в экосистеме определяется тем количеством энергии определенного типа, которая затрачена на получение энергии данного типа (данного трофического уровня).

Для того, чтобы данный потребитель смог воспринять данную энергию, она должна быть определенного качества. Так, заяц не может путем фотосинтеза воспринять солнечную энергию. Ему нужна травка, которая это способна сделать. Значит, заяц может воспринимать энергию только на одну ступень более высокого качества, чем травка. Лиса же, пожирающая зайца, воспринимает энергию еще на одну ступень более высокого качества. И так далее. Проходя по пищевой цепи, энергия меняет свое качество. Это происходит благодаря живым организмам на разных трофических уровнях. В разных экосистемах трофические уровни могут существенно различаться. Это определяется характеристиками экосистем: из каких видов, каких сообществ она состоит и как они сочетаются. Ясно, что эффективность по повышению качества энергии у экосистем также будет разная.

Специалисты используют понятие экологической эффективности для характеристики отношения между трофическими (пищевыми) уровнями, а также при оценках отношения внутри трофических уровней. В первом случае различают такие понятия:

1. Эффективность поглощения энергии трофическим уровнем. Это отношение энергии, поступившей на данный уровень, к таковой на предыдущем уровне.

2. Эффективность ассимиляции трофического уровня. Это аналогичное указанному выше отношение ассимиляции.

3. Эффективность продукции трофического уровня. Это отношение продукции биомассы на данном уровне к таковому на предыдущем уровне.

Иногда используют и понятие «эффективность использования». Под ним понимают или отношение энергии, поступающей на данный уровень, к продукции биомассы на предыдущем уровне, или отношение ассимиляции на данном уровне к той же величине — продукции биомассы на предыдущем трофическом уровне.

В случае оценок в пределах одного трофического уровня используют такие отношения:

1. Эффективность роста тканей или продукции — это отношение продукции биомассы к ассимиляции (на одном и том же уровне).

2. Экологическая эффективность роста — это отношение продукции биомассы к поступлению энергии на одном и том же уровне.

3. Эффективность ассимиляции — отношение ассимиляции к поступлению энергии на одном и том же уровне.

Экологи ратуют за то, чтобы мы не транжирили энергию высокого качества там, где можно обойтись энергией более низкого качества. Например, отопление домов можно производить с помощью солнечных батарей (солнечная энергия), поэтому грешно на это расходовать уголь, газ, мазут и т. д., поскольку они являются источником энергии более высокого класса. Здесь различие в качестве достигает 2000. Это значит, что для того, чтобы солнечный свет выполнял ту работу, которую сейчас производят нефть или уголь, световую энергию надо сконцентрировать (повысить его качество) в 2000 раз. Не будем забывать, что своим существованием эти источники энергии высокого качества обязаны живым организмам, они образовались на определенной стадии пищевой цепи.

Из рассмотренного выше ясно, что только живое вещество (растения, животные, микроорганизмы) самим своим существованием поддерживают упорядоченность энергии, повышая ее качество. Американский эколог Ю. Одум считает, что «экология изучает связь между светом и экологическими системами, а также способы превращения энергии внутри систем». Это, несомненно, верно. Только предмет экологии этим не исчерпывается, о чем свидетельствует содержание данной книги. Скорость, с которой продуценты (зеленые растения) усваивают солнечную волновую энергию путем фотосинтеза или хемосинтеза и тем самым накапливают энергию в виде органических веществ, называют первичной продуктивностью. В процессе фотосинтеза растения тратят часть органических веществ на свою жизнь, на дыхание. Если эту энергию не вычитать из ассимилированной растением солнечной энергии, то первичную продуктивность называют валовой. Употребляют также термины «валовый фотосинтез» и «общая ассимиляция». Если же энергию, израсходованную растением на дыхание, все же вычесть, то останется чистая первичная продуктивность. Ее еще называют наблюдаемым фотосинтезом, а также «чистой ассимиляцией». Растения на дыхание тратят примерно половину энергии, которую они оприходовали в процессе фотосинтеза. Если же первичную энергию, но уже не солнечную, а в виде гнили, трупа и т. д. воспринимают гетеротрофы, то чистая продуктивность их сообщества определяется по тому же принципу — это скорость накопления органического вещества в результате деятельности гетеротрофов минус та энергия, которая уходит на их жизнь. Это были первичные преобразователи энергии — продуценты и гетеротрофы. Но энергию накапливают и живые организмы на каждом последующем трофическом уровне. Это уровни консументов. Скорость этого накопления называют вторичной продуктивностью, не различая валовую и чистую продуктивность, поскольку консументы только используют питательные вещества, которые были созданы ранее.

Когда в этот процесс вмешивается человек (например, выращивая овощи или злаки и т. п.), то распределение продуктивности может меняться. Ведь человек может вносить энергию и тем самым уменьшать потребление энергии на дыхание растений из первоисточника. Тогда больше энергии из первоисточника перейдет в продукцию. Энергию, вносимую человеком в экосистему, экологи называют энергетической субсидией, или же вспомогательным потоком энергии.

 

ЭКОЛОГИЯ ДУХА

То, что «все живое представляет неразрывное целое, закономерно связанное не только между собою, но и с окружающей косной средой биосферы», может казаться очевидным и даже тривиальным. Тривиальным в том случае, если за этими словами не видеть глубокого, истинного смысла — смысла того, как эта связь осуществляется. Именно благодаря этой связи, «этой способности живые организмы могут в течение даже немногих поколений приспособиться к жизни при таких условиях, которые для прежних поколений были бы гибельны».

Эта связь всего в природе, на Земле и во всей Вселенной, может осуществляться вследствие особого строения Мира, в котором мы живем. Хотя мы находимся в этом Мире всю свою жизнь, от рождения и до смерти, тем не менее для каждого человека, знакомящегося с этим особым устройством Мира, оно является неожиданным и где-то неправдоподобным. Убедитесь в этом сами.

Все мы привыкли считать, что окружающий нас Мир устроен по фотографическому принципу. То есть каждый считает, что имеется фотографическая картина Мира. Это значит, что вы имеете информацию о той части Мира, которую вы видите, как на фотографии. Вы можете видеть часть этого Мира или в натуре, или на фотографии, или на экране телевизора, или на киноэкране. То, что вы увидели, то и будете знать. Чего вы не увидели, о том вы и не будете иметь информации. То же самое можно проиллюстрировать и на таком примере. Вы рассматриваете большую фотографию и видите все, что там изображено. Если половина этой фотографии будет отрезана, то на оставшейся половине вы уже никак не увидите все то, что было на целой фотографии (что отрезано, то отрезано). Так можно отрезать от фотографии еще половину, а затем еще половину и так до тех пор, пока не останется от нее небольшой кусочек. На этом кусочке фотографии вы увидите только то, что там изображено. Это естественно: это фотография.

Если вы первоначально имеете дело не с фотографией того же объекта, а с его голограммой, то при делении голограммы на кусочки все будет происходить совсем по-другому. Если в вашем распоряжении оказывается только половина голограммы, то вы все равно получите изображение всего объекта, как будто голограмма полная. Более того, если из голограммы остался только небольшой кусочек, то и по нему вы получите изображение всего (как и при целой голограмме) объекта. В этом различие фотографии и голограммы. Чтобы уяснить себе смысл различия фотографической и голографической картины Мира, представим себе, что на фотографии и на голограмме изображена вся Вселенная. Убирая часть фотографии, вы убираете информацию о той части Вселенной, которая была видна на этой части фотографии. Если у вас остался только кусочек фотографии, то вы будете иметь информацию только о небольшой части Вселенной, которая показана на этом кусочке фотографии. Если же у вас осталась только часть голограммы, то из нее вы получите информацию обо всей Вселенной. Причем этот кусочек может быть каким угодно малым. Вывод: в любом самом маленьком кусочке содержится информация обо всем окружающем нас Мире, обо всей Вселенной. Вся информация о Вселенной содержится, например, в той ручке, которой я сейчас пишу этот текст. Вот в чем суть голографической картины Мира. В это трудно верится потому, что в нашей ежедневной жизни, практике мы имеем дело с фотографическим принципом — что видим, то и видим. Но исследователи показали, что и человек, его органы восприятия устроены по этому же голографическому принципу. Мы это поясним немного позднее.

Теперь рассмотрим, в чем особенность, вытекающая из голографической картины Мира. Все во Вселенной связано между собой. Это одна система, а она невозможна без связей. Связи предполагают, что между элементами системы идет непрерывный обмен информацией. Ведь на всякое действие должно появиться противодействие. На любые изменения в системе она должна реагировать. Но если система — вся Вселенная, то информация между самыми удаленными элементами системы должна передаваться очень долго. Но в этом нет необходимости, если Вселенная устроена по голографическому принципу. Ведь при этом в каждом элементе системы (то есть Вселенной) имеется вся информация обо всей Вселенной. Значит, информацию передавать нет необходимости. Она вся есть там, где она нужна, где она требуется. Мы говорим об элементе Вселенной. Им может быть человек, цыпленок, клетка организма, камень. В каждом из этих элементов имеется информация обо всей Вселенной. Именно это, прежде всего, обеспечивает единство Вселенной, согласованность действий всех элементов системы (Вселенной), их взаимосвязь.

Эту информацию обо всей Вселенной, которая, естественно, имеется в каждом, даже самом маленьком ее элементе, естественно назвать информационным полем Вселенной. Это не нечто, состоящее из отдельных частей, это единое целое, характеризующееся едиными показателями. Поэтому оно — поле.

Как осуществить связь между всем и всеми благодаря информационному полю Вселенной? Поясним это на примере человека, он ведь также является элементом Вселенной, как и все остальные.

Подсознание человека и информационное поле Вселенной являются сообщающимися сосудами. Все, что имеется в информационном поле Вселенной, имеется и в подсознании каждого из нас.

Наше подсознание и сознание соединены между собой информационным каналом, который у стандартных (нормальных) людей перекрыт. Он перекрыт «заглушкой» (это научный термин). Если по каким-то причинам «заглушка» не идеально перекрывает информационный канал между подсознанием и сознанием, то в сознание человека может поступать информация из подсознания человека, а значит, из информационного поля Вселенной. Такой человек является ясновидящим, ведь он черпает информацию обо всем из информационного поля Вселенной. Никто из ясновидящих не может объяснить, как именно это у него получается.

Благодаря голографической картине Мира возможно не только ясновидение, но и телепатия. Суть ее состоит в том, что каждый из телепатов получает информацию не от своего партнера — телепата, а из своего подсознания (то есть информационного поля Вселенной). Для установления телепатической связи важно только одно: сумеет ли каждый из партнеров-телепатов «заглянуть» в свое подсознание. Естественно, что не имеют никакого значения ни расстояния между телепатами, ни экраны, в которых могут помещать телепатов экспериментаторы.

Таким образом, благодаря тому, что устройство Вселенной является голографическим, человек, как и любой другой элемент Вселенной, имеет возможность получать всю информацию обо всем во Вселенной. Очень существенно, что у человека это происходит на уровне подсознания. Ясно, что если бы это происходило на уровне сознания, то наша жизнь была бы совсем иной.

Говоря о человеке, важно заметить, что информация обо всем, что происходит во Вселенной, которая имеется в информационном поле Вселенной, никогда не исчезает. Человек не только черпает информацию из информационного поля, но и непрерывно поставляет туда информацию. Она сохраняется там и после смерти физического тела человека. Она связана с потомками данного человека (память предков) даже в том случае, если они никогда не видели этого человека и ничего не слышали о нем. Благодаря информационному полю Вселенной осуществляется непрерывное, неосознанное (на уровне подсознания) взаимодействие всех элементов Вселенной (животных, растений, людей, неживой природы).

Мы вынуждены удивить читателя еще раз: неживая природа также обладает определенным типом сознания. Для человека, получившего наше воспитание, это странно, если не сказать — дико. Но тем не менее это так. Может, мы убедим читателя, который не готов в это поверить, если приведем мнение об этом В. И. Ленина. Изучая философию в библиотеке Лондона (Британском музее), а конкретнее, древнегреческую философию, он в конспектах отметил, что нельзя отрицать, что и неживая природа обладает определенным типом сознания. Именно сознания, а не просто информации. Мы до сих пор говорили об информационном поле Вселенной. Но оно представляет собой не просто банк информации обо всем, доступ к которому имеется у всех элементов Вселенной, но и переработку этой информации и выработку решений. Но это функции разума. Поэтому более подходящим для этой субстанции является термин «Мировой разум», который широко применялся раньше. Термин «информационное поле» более современен, но более узкий, он хуже отражает существо дела. В наше время широко обсуждается вопрос о том, что кроме человеческого сознания имеется в космосе и другое, независимое от человеческого. Носителями этого другого (или других) сознания являются, дескать, разумные существа других, параллельных, миров. Такое представление в принципе неверно. Нет независимых разных сознаний. Имеется одно-единственное, единое информационное поле. Поэтому вся Вселенная — единая система. Другое дело, что то, что имеется в сознании человека, отличается от того, что имеется в сознании животного, а также от того, что имеется в сознании представителей иного (параллельного) мира, если таковые имеются. Но сам Мировой разум, само Вселенское сознание одно, едино и неделимо.

Это мы говорили о человеке, о его связи с информационным полем Вселенной. Исследовался вопрос о связи между растениями, животными и человеком. Приведем только несколько иллюстративных результатов таких исследований.

Опыты по связи между растением и животным провел, в частности, американский ученый К. Бакстер. Он задался прагматическим вопросом — нельзя ли у растения определить свидетельства происходящего на его глазах «убийства»? Чтобы ответить на этот вопрос, исследователь «на глазах» у растения совершал убийства креветок. Это делалось так. Креветка располагалась на пластинке, которая находилась над кастрюлей с кипящей водой. Поворот пластинки производился случайно. О его времени не знал даже сам исследователь, поскольку это происходило по сигналу датчика случайных чисел. Поворот пластинки неизбежно приводил к тому, что креветка падала в кипящую воду и погибала. Опыты убедительно показали, что каждый раз, когда погибала в кипящей воде креветка, датчик, установленный на листке растения, выдавал электрический импульс, который регистрировался прибором. Лист растения, наблюдавшего за трагедией животного, выдал точно такой же по сути, по своей физической природе электрический импульс, какой выдает человеческий организм при экстремально напряженном его психоэмоциональном состоянии, при стрессе. Стресс растения произошел не от боязни за свою собственную жизнь (ей ничто не угрожало, и растение это знало), а от боли за находящееся в смертельной опасности другое живое существо — креветку. Ученых в этих опытах поразило то, что такой язык общения между животным и растением существует, несмотря на то, что растения и животные находятся на разных ступенях развития. Хотя и те, и другие состоят из клеток, устроенных идентично, растения не имеют специализированной нервной регуляции. Креветки, как животные, такую регуляцию имеют, ведь они обладают нервной системой. Это, казалось бы, принципиальное различие не мешает тем и другим не только общаться, но и «близко к сердцу» принимать беды друг друга.

Проводились и опыты по изучению связи между растением и человеком. В частности, их проводил известный ученый В. Н. Пушкин. В этих опытах человек находился под гипнозом. Ему внушали разные состояния (страх, радость, холод и т. д.), на которые реагировало растение. Один из опытов проходил так: придя в лабораторию, испытуемая — студентка Татьяна — располагалась в кресле в удобном для гипноза положении на расстоянии около одного метра от растения, стоящего тут же на столе. После того как испытуемая была погружена в гипнотический сон, ей внушалась идентификация с растением. Гипнотизер говорил ей: «Ты уже не Татьяна, ты — цветок, тот самый цветок, который стоит на столе в лаборатории». Собственно эксперимент начался после того, как Татьяна в состоянии глубокого гипноза подтвердила, что она цветок.

Первой задачей эксперимента являлось выяснение самого факта биоинформационного контакта человек — растение, который является функцией гипнотического включения и выключения определенных эмоциональных состояний.

Так, испытуемой внушалось, что она (то есть цветок) очень красива, что все гуляющие в парке дети любуются ею. На лице Татьяны появилась радостная улыбка. Всем своим существом она показывала, что внимание, оказываемое ей окружающими, действительно ее радует. Именно во время такого эмоционального подъема, вызванного приятными переживаниями, была зарегистрирована первая реакция растения на эмоциональное состояние человека. Чтобы проверить, не является ли именно положительный характер эмоционального состояния значимым в реакции растения, испытуемой были внушены сильные отрицательные эмоции. Гипнотизер внушал, что погода резко изменилась, налетел холодный ветер, пошел сильный снег, стало очень холодно, бедный цветок в открытой степи чувствует себя совсем неуютно. Мимика Татьяны резко изменилась. Выражение лица стало грустным. Она начала дрожать, как человек, оказавшийся вдруг на морозе в легкой летней одежде. Растение не замедлило отреагировать на это стрессовое состояние испытуемой электрическим импульсом.

После двух экспериментов был сделан перерыв, в течение которого лента самопишущего прибора двигалась, а перо продолжало писать на ленте ровную линию (без импульсов). В течение всего пятнадцатиминутного перерыва, пока испытуемая находилась в спокойном состоянии, растение (цветок) не обнаружило никаких реакций. Линия записи на ленте оставалась прямой.

Связь между человеком, животными и растениями идет не только на уровне пищевых цепочек (кто кого съел), но, прежде всего, на уровне информационного поля. Поэтому В. И. Вернадский и говорит о единой жизненной среде, состоящей из всего живого. Эта среда — единое целое. Оно с определенной скоростью растекается по планете, наподобие жидкости или газа. В. И. Вернадский писал об этом так: «Живое вещество — совокупность организмов — подобно массе газа растекается по земной поверхности — оказывает определенное давление в окружающей среде, обходит препятствия, мешающие его передвижению, или ими овладевает, их покрывает.

С течением времени оно неизбежно покрывает весь земной шар своим покровом и только временно может отсутствовать на нем, когда его движение, его охват — разрушен и сдерживается внешнею силою. Эта неизбежность его всюдности связана с непрерывным освещением лика Земли солнечным излучением, созданием которого является зеленый окружающий нас живой Мир».

Взаимосвязь обеспечивает изменчивость: «Изменчивость жизни чрезвычайная, а между тем, несомненно, в среднем, в комплексах организмов — в живом веществе, да и в отдельных организмах размножение, рост, то есть работа превращения ими энергии солнечной в земную, химическую, — все подчиняется неизменным математическим законностям. Все учитывается и все приспособляется с той же точностью, с той же механичностью и с тем же подчинением мере и гармонии, какую мы видим в стройных движениях небесных светил и начинаем видеть в системах атомов вещества и атомов энергии» (В. И. Вернадский).

Информационное поле Вселенной содержит информацию обо всем во Вселенной. Благодаря этому информация от одного элемента к другому не передается с некоторой скоростью, а всегда присутствует в каждом из элементов. Поэтому взаимосвязь, взаимодействие, взаимосогласованность всех элементов Вселенной обеспечивается на сто процентов. Конкретизируем, как информационное поле связано с живыми и косными элементами Вселенной.

Мы говорили, что окружающий нас Мир (весь, вся Вселенная) устроен по голографическому принципу. Но и каждый элемент имеет свою голограмму, форму-голограмму. Почему именно форму? Оказывается, что форма любого объекта играет первостепенную роль в процессах обмена информацией и энергией.

О роли формы ученый В. Н. Пушкин писал так:

«…Уже древнегреческим натурфилософам было ясно, что объекты, из которых состоит мир, включают в себя, по крайней мере, два одинаково реальных фундаментальных компонента — вещество и форму, благодаря которой кусок вещества становится объектом. Естествознание, целиком углубившееся в структуру вещества, и процессы, в нем происходящие, на протяжении всего своего развития игнорировали форму, как предмет фундаментального изучения. Лишь в последнее время проблемы формы объектов как некоторой физической реальности стали обнаруживаться в связи с исследованиями по голографии.

Известно, что понятие формы было предметом философского анализа как одна из философских категорий. Однако реальное существование формы объектов как некоторой всегда конкретной материальной структуры позволяет сделать форму предметом конкретно научного изучения. В конкретно научном, физическом смысле понятие формы может быть раскрыто как волновая (полевая) структура, контуры которой совпадают с пространственными особенностями того или иного объекта. Такое понимание формы позволяет напомнить важную научную проблему — проблему соотношения формы с веществом».

В. Н. Пушкин делит все формы на три группы: «К первой группе относятся формы неживых объектов. Здесь форма и вещество обнаруживают нерасчленимое единство и вместе с тем форма может рассматриваться как некоторое высшее свойство вещества — ведь одному и тому же веществу можно придать различную форму. Эти две особенности формы неживых объектов — нерасчленимое единство формы и вещества и отсутствие видимой сущностной связи между ними — позволяют понять, почему основоположники современного естествознания не увидели фундаментальности формы как физической реальности.

Вторая группа форм связана с организацией живых объектов. Здесь уже имеет место сложное, далеко не очевидное соотношение формы и вещества. В науке живое вещество обычно рассматривается в виде клеток и молекул, по структуре своей ничего общего не имеющих с целостным организмом. Каждая отдельная клетка воспроизводит себя как частицу единого целого, однако целое как таковое обнаруживается лишь во внешнем виде (форме) организма. Следовательно, именно форма организма должна обладать такими объективными (биофизическими и вместе с тем структурными) свойствами, которые позволяют ей обеспечивать целостность организма и выполнять тем самым организующую функцию по отношению к живому веществу.

Что же касается нуклеиновых кислот, которые обычно рассматриваются в качестве регулятора клеточных процессов, то можно предположить, что кислоты эти являются звеном, связывающим волновую (полевую) структуру формы организма с живым веществом клетки».

Значит, не клетка как таковая определяет собой свойства живого организма как целого, а наоборот, определяющей является форма данного организма, именно она определяет поля клеток, которые способствуют функционированию неравновесных молекулярных систем в интересах всего организма как целого. Биополе живого организма, несомненно, является биофизической структурой формы организма. Так прослеживается связь формы, биополя и вещества живого организма. Эта связь не является в живых организмах столь очевидной, как в неживых объектах. В неживых объектах форма приобретает самостоятельное значение. Ее функциональные связи с веществом обнаруживаются с большей отчетливостью, чем в живых объектах. Эти две разновидности формы, на первый взгляд, исчерпывают все возможные формы в природе. Но вспомните образы восприятия, которые создавались в описанных выше опытах с растениями. Образы восприятия создаются живыми существами непрерывно. Без этого невозможно взаимодействие и даже существование живых объектов. Вспомним слова Б. Спинозы: «Каждому физическому явлению в теле соответствует определенный психический процесс, так что каждый раз, когда совершается одно явление, происходит и другое — и наоборот. Такое соответствие объясняется тождественной сущностью обоих процессов».

Психический процесс неизбежно связан с созданием образов восприятия. Поэтому эту третью разновидность формы нельзя игнорировать. По словам В. Н. Пушкина, «в качестве третьей разновидности форм могут рассматриваться образы восприятия. При таком подходе мозг оказывается органом, порождающим полевые, волновые структуры, соответствующие формам окружающих человека живых и неживых объектов. Гипотеза о формообразующей функции мозга позволяет подойти к природе адекватного отображения объектов с помощью образов восприятия. Образы восприятия с точки зрения их материального существования выступают как реальности, подобные стоячим волнам, как некоторые полевые структуры, как формы в чистом виде, лишенные вещества. В процессе отражения предметов окружающего мира эти материальные и в то же время информационные образования входят во взаимодействие с формами воспринимаемых объектов. Именно такое полевое, волновое взаимодействие форм составляет основу процесса восприятия».

Когда мы описывали примеры взаимодействия животных, растений и человека, то убедились, что оно возможно (на самом высоком уровне!). Несмотря на то, что организация их разная — у растений нет нервной системы, но, оказывается, что есть определенная субстанция, которая обеспечивает такое общение. Это полевая субстанция, зависящая от формы. Это формы голограммы, своего рода общий знаменатель во всем Мире.

Эта волновая структура проявляется во всем пространстве. Мы ее обнаруживаем в виде биопатогенных полос. Оказывается, что имеется некая пространственная структура (сетка), охватывающая весь земной шар, все околоземное пространство. Самый простой — Г-индикатор, которым можно определить волновую, полевую структуру человека, животных, растений. Этот же индикатор определяет положение биопатогенных полос. Но поскольку все эти излучения (поля) определяются одним и тем же инструментом, то в их сущности имеется нечто общее. Конечно, они не адекватны друг другу, но во всех этих излучениях есть общий знаменатель, общая сущность. Другими словами, можно сказать, что формы живых и неживых объектов, а также формы-образы восприятия имеют единые биофизические свойства. Все они являются волновыми (полевыми) структурами. Все эти формы могут на расстоянии (дистанционно) взаимодействовать друг с другом, как различные физические тела дистанционно взаимодействуют друг с другом.

Понятие формы-голограммы является фундаментальным. По словам В. Н. Пушкина, «введение категории формы как объективной реальности, имеющей особую, отличную от вещества физическую структуру, позволяет указать на тот фундаментальный компонент в картине Мира, который ускользнул от внимания представителей наук, и это определило отмеченную выше неполноту системы современного естествознания. Реализация категории формы позволяет вписать образы восприятия и вообще психику человека в естественно-научную картину Мира, сделать их наряду с веществом объектом изучения в системе естествознания. Такой подход, намечая место психическому в структуре природы, делает объективно устанавливаемые явления парапсихологии подтверждением и методом исследования психологической реальности как одного из проявлений форм».

В наше время не только широкая читающая публика, но и специалисты рассматривают экологию растений и животных отдельно от экологии человека, а точнее от психической экологии человека, если можно так сказать. Но это неправильно. Изложенное выше свидетельствует о том, что все это составляет единое целое, как и формы — голограммы растений, животных, неживых объектов и человека имеют одну и ту же сущность. Это общий знаменатель всего во Вселенной. Это значит, что нельзя изменить что-то одно (например, психическую жизнь человека или тем более общества) так, чтобы не изменилось все остальное вокруг человека, то есть растения, животные и даже так называемая неживая природа. Нам кажется диким, ненаучным, когда поднимается вопрос, что изменения в неживой природе (например, землетрясения) могут быть реакцией на психическую жизнь людей (общества). В настоящее время пока что невозможно говорить об этом в количественных категориях, но принципиально так ставить вопрос вполне закономерно. Поэтому та взаимосвязь всего живого между собой (жизненного вещества) и косного вещества, о которой говорил В. И. Вернадский, не осуществляется только на уровне физико-химических процессов, связанных с преобразованием энергии. Эта взаимосвязь имеет и более глубокий фундамент, позволяющий разным объектам (элементам Вселенной) взаимодействовать эффективно, независимо от расстояния.

Из сказанного становится очевидным, что окружающая среда (как принято выражаться) не исчерпывается веществом (воздухом, водой, продуктами питания и т. д. и т. п.) и энергией. Кроме них имеется информация, обмен которой между всем и вся идет очень эффективно, ежесекундно, моментально и независимо от расстояний. На самом деле слово «обмен» здесь неприемлемо. Обмен предполагает движение туда (дать) и сюда (взять). В окружающем нас мире идет не обмен, путем обмена нельзя обеспечить ту стабильность Вселенной (всего живого и неживого в ней), которая имеет место. Сделать это можно было бы только в одном случае — если бы информация с места на место передавалась с бесконечной скоростью. Но что это значит на самом деле? Только то, что она не передается, а уже (до передачи) существует там, куда, как мы считаем, она передается.

Реальная картина выглядит так: все, живое и неживое, погружено в море информации, как колбы без дна погружены в водоем. При этом в каждой из них будет то же самое, что и в водоеме, ведь это сообщающиеся сосуды. Собственно, именно это мы имели в виду, когда говорили, что в подсознании каждого, абсолютно каждого человека имеется вся та информация, которая имеется во Вселенной, то есть информация абсолютно обо всем во Вселенной. Наше сознание не имеет права (по самому замыслу природы, сотворившей нас) пользоваться этой информацией. Это значит, что канал передачи информации между нашим подсознанием и сознанием перекрыт, поэтому информация, находящаяся в нашем подсознании, находится для нас за семью печатями. Но это в обычном, нормальном, стандартном случае. Так должно быть, если конструкция человека, его конституция, его строение тела и души являются нормальными, стандартными. Если это не так, то «заглушка», перекрывающая канал информации, соединяющий сознание и подсознание, может оказаться приоткрытой и в сознание человека бесконтрольно поступает информация из его подсознания, а значит, из информационного поля Вселенной. Нас интересует вопрос — как наличие информационного поля Вселенной сказывается на тех людях, которых должно быть большинство, если можно сказать, «стандартных» людях (нет другого термина, ведь мы не можем говорить «нормальных», поскольку это предполагало бы, что остальные — ясновидящие, телепаты — ненормальные).

То, что информация из подсознания не поступает прямо в наше сознание, отнюдь не значит, что она там лишняя, ненужная для нас. Нет! Для нас она не только не лишняя, но и просто необходимая. Она делает нас действительно частью единого целого — всего информационного поля Вселенной. Эта информация является частью нас, нашего я, поскольку наше я не ограничивается нашим физическим телом. Что же у нас имеется еще, кроме физического тела? Можно говорить о душе, о биополе, о тонком теле и т. д. и т. п. Дело не в терминах. Важно, что под ними понимать. Биополе человека в том смысле, как о нем говорят и пишут в наше время, достаточно ограниченная субстанция. Представления о нем очень упрощенные — его любой экстрасенс может скорректировать, изменить — улучшить иди ухудшить. Конечно, на какую-то нашу оболочку (информационно-энергетическую) можно воздействовать и таким путем менять (корректировать в ту или иную сторону) работу организма.

Известно, что информационно-энергетический каркас человека состоит из семи энергетических центров (чакр). Жизненная энергия в теле распространяется по змеевидной спирали от одного жизненного центра к другому. Каждый из таких центров (чакр-«огней») связан с определенным органом. Так, самая нижняя точка (центр) расположена в основании позвоночника. Здесь же расположены яичники и яички. Следующая точка расположена около пупка. Там расположены надпочечники. Над сердцем расположена следующая точка. Здесь же расположена вилочковая железа. Имеется точка на горле. Здесь расположена щитовидная железа. Последний, самый верхний центр имеется между бровями. Здесь расположена шишковидная железа. Мы говорим о формах-голограммах. Человек также имеет свою форму-голограмму. Если вся Вселенная — голограмма, то у человека есть (является его основой) его форма-голограмма. Если Вселенная — это море, океан информации, то человека, его форму-голограмму можно представить как некоторый локализованный, находящийся в определенном месте, пространстве сгусток информации. Локализованный, но не отгороженный от этого моря, океана информации. Этот персонифицированный сгусток информации, форма-голограмма человека содержит в себе всю информацию, которая имеется в информационном поле Вселенной. Мы говорили о памяти предков. Вся информация после смерти физического тела никуда не исчезает, не пропадает. Она остается и оказывает влияние на все во Вселенной, поскольку является частью его информационного поля. Недаром признанный в мире советский ученый А. К. Манеев писал, что биополе как материальная система выступает как бы в роли материалистически понимаемой души, то есть важнейшего звена в организации биосистемы (об этом же в свое время писал Эпикур). А. К. Манеев о судьбе формы-голограммы, биополя, души после смерти физического тела человека писал так:

«Из изложенного следует, что идеал достижимости индивидуального бессмертия и даже признание наличия во Вселенной биосистем, уже обладающих бессмертием, надежды человечества на встречу в космосе с братьями по разуму, уверенность во всесилии знания, побеждающего смерть и могущего на базе информационных программ биополевых систем возвратить к жизни всех, как говорится, ушедших в небытие, но в новой, более совершенной форме, на небелковой основе, — все это существенные элементы истинно научного мировоззрения… Эта проблема уже поставлена на повестку дня развивающейся наукой. Идеалы подобного рода действительно заражают оптимизмом и могут служить важным стимулом вдохновения во всех сферах практической и теоретической деятельности человечества, осознавшего реальность таких идеалов».

Мы привели эти слова видного ученого не для того, чтобы обрадовать читателя тем, что он непременно будет бессмертным. Наша цель иная — показать, что поскольку вся информация о наших делах, действиях, поступках, которые каждый из нас совершил за всю свою жизнь, никуда и никогда не исчезает, а остается в информационном поле Вселенной и закодирована на нас, на наших детей, внуков и правнуков и т. д. (как говорили — «до седьмого колена»), то она же — эта информация — имеет и обратное действие.

Мы находимся в рамках проблемы экологии. Так давайте рассуждать в этих понятиях — экологических понятиях. Например, атмосферный воздух является экологическим фактором. Если мы его загрязняем — нам же хуже, поскольку он же возвращается в наши легкие, отравляя наше физическое тело. Подобным образом можем рассуждать и об информационном поле Вселенной. Если оно является основой для существования нашей личности (души и, само собой, физического тела), то можно ли его не считать экологическим фактором, фактором внешней среды? Далее, этот фактор впитывает в себя информацию, связанную с действиями нашей личности. Эта информация может быть как положительной, так и отрицательной. В обоих случаях это должно, обязано бумерангом возвратиться к нам. Вопрос только времени, когда это произойдет. В одних случаях это происходит сразу же, в других — с некоторой временной задержкой.

В каких случаях это происходит сразу или почти сразу? Любая система может нормально функционировать и просто существовать при соблюдении в ней равновесия. Сила притяжения Луны к Земле должна уравновешиваться центробежной силой. В противном случае системы Земля — Луна не получится — Луна упадет на Землю. Вселенная — это сбалансированная система. Она сбалансирована не только силами гравитации (притяжения), но и другими субстратами, и прежде всего информационным полем. Во Вселенной нет ничего случайного, все имеет свое место, свою задачу, свою миссию. Это естественно, ведь все вместе мы составляем систему, а не просто свалку тел, притягивающихся друг к другу. Человек является частью этой системы, и не самой важной, и не самой исключительной, а просто частью. Мы не знаем замысла Природы, Творца, если хотите, поэтому и не знаем, кто самый главный. Грубо говоря, в часовом механизме нет лишней шестеренки и все они одинаково важны.

Во всей природе действует принцип естественности: правильно то, что естественно, что соответствует законам функционирования системы — Вселенной. Что противоречит этому, не может быть правильным. Изменить законы природы никто не может, поэтому любое противодействие этим законам обязательно закончится крахом для того, кто его осуществляет. К животным и растениям это не относится — они всегда поступают в соответствии с законами природы. Только человек, обладая свободой воли, свободой выбора, имеет возможность (к счастью или несчастью) выбирать, хотя на самом деле выбирать не из чего. Правильный вариант только один — тот, который соответствует законам природы, естественной сути вещей. Все остальные варианты (результат свободы выбора) не могут быть верными. Тут мы подошли к главному вопросу: основа личности человека, его информационная программа, его форма-голограмма, его душа или биополе (мы все равно не знаем толком, что это такое) может быть в нормальном, нестесненном, естественном состоянии только в одном случае — если реальные поступки данного человека соответствуют этим естественным законам природы, требованиям информационного поля Вселенной, требованиям совести. Если такого соответствия нет, то структура биополя рано или поздно изменится. Подчеркиваем, что она изменится потому, что человек для своего поведения выбрал не тот вариант, не оптимальный вариант, при котором его поведение было бы согласованным с естественными законами.

Специалисты однозначно показали, что до заболевания какого-либо органа или системы человека наблюдается деформация его биополя, его искажение. Недаром истинные учения о здоровье базируются на понятии здоровья духа. Мало делать различные физические упражнения. Надо иметь чистую совесть и поступать в согласии с законами природы.

Если человек не поступает так, то он не только создает проблемы для себя. Распространяя зло вокруг себя (как на деле, так и в мыслях), он деформирует не только свою духовную (душевную) основу. Он становится излучателем отрицательной информации. Если таких излучателей много, большинство в обществе, то деформируется в данном месте, на данной территории информационное поле Вселенной, что затрудняет нормальный, естественный обмен информацией. Нейтрализовать этот поток отрицательной информации (энергии) можно только потоком положительной информации. Вот почему за всю историю человечества так высоко ценились святые люди — ретрансляторы этого информационно-энергетического поля. Вывод из сказанного примитивно прост: нельзя быть счастливым, если ты поступаешь вопреки законам природы. Проанализируйте правила морали, которые у всех народов одинаковы (не убей, не укради…), и вы поймете, что это те правила, придерживаясь которых вы приближаетесь к естественному принципу, то есть будете поступать в соответствии с законами природы.

Экологический фактор — информационное поле Вселенной — может ухудшать только человек, только он это поле может загрязнить. Животные и растения этого не делают, не могут делать этого в принципе. Они не различают добра от зла. Они всегда поступают естественно. Это мыслители понимали во все эпохи. Способность человека делать зло, то есть поступать вразрез с законами природы, была поставлена в вину самому человеку. Так появилось понятие первородного греха. По мнению мыслителей, этот первородный грех наших предков состоял в том, что они стали различать (в отличие от животных) добро и зло. Так и сказано: «От древа познания добра и зла не ешь». Ясно, что это метафора. Нет такого реального дерева и нет таких плодов (как это часто даже в наше время трактуют буквально). Это, несомненно, только метафора, в которой заключен главный вопрос, который волновал и будет волновать всех мыслителей (мыслителей всех времен и народов): кто такой человек, почему он выпал из природы и стал не только ненужным, но и вредным звеном в ней? Причина этого трактовалась так, что человек несчастен как личность и как член общества (а это так) потому, что он отклонился от предписанных природой правил, законов. Если бы он, подобно другим живым существам, делал все, соблюдая естественную целесообразность, то есть не различая добро и зло, то он подчинился бы действующим в природе законам и у него не было бы сегодняшних проблем.

Вывод из сказанного краток: человек не автономная часть Вселенной, а небольшой ее островок. Его основа — это сгусток информационного поля Вселенной, который приобрел некую индивидуальность. Этот сгусток, эта форма-голограмма, эта душа и есть основа личности. Личность может реализоваться такой, как она задумана, запроектирована только в том случае, если человек не нарушает законы Вселенной, если он развивается в гармонии с ними. Но проблема экологии личности, то есть экологии духа этим не исчерпывается. Не все зависит от вас. Имеется много возможностей воздействовать на вашу форму-голограмму, душу, подсознание через информационное поле Вселенной. Люди всегда это понимали. Только в наше время в результате нашего общего невежества в этих вопросах мы не придаем должного значения проблеме колдунов, магов и т. п. А на самом деле все значительно серьезнее, поскольку воздействие на человека, а значит, и на все общество — это реальность.