29 ноября на YouTube-канале Школы Арины Шараповой в рамках проекта «Экология. Культура. Общество», реализуемого при поддержке Фонда президентских грантов, прошла лекция Егора Задереева «Демография – увеличение численности населения. Поместимся на Земле или полетим на Марс?
ЧАСТЬ 1. Рост численности населения и емкость окружающей среды.
Спикер привел пример восточной притчи о мудреце и правителе. За оказанную услугу правитель предложил назначить любую награду.
Легенда о мудреце и правителе.
Мудрец предложил положить на первую клетку шахматной доски самую маленькую монетку, удваивая их на каждой клетке. На последней 64-ой клеточке получилось 9 миллиардов миллиардов (квинтиллионов) монет. Конечно, такого числа монет у богатого правителя не оказалось. Такой рост чисел носит название степенной рост.
Живые организмы делятся примерно также. Некоторые клетки бактерий, например, могут делится каждые 4-5 минут, при наличии благоприятной окружающей среды, ресурсов, питания, воды, что способствует их быстрому распространению.
Схема роста численности бактерий.
Далее Егором Задереевым была проведена беседа с демонстрацией графика экспоненциального роста численности (график1).
График 1.
Закон экспоненциального (степенного) роста численности популяции – удвоение численности через определенные промежутки времени. На вопрос о примерах такого роста, школьники привели пример вспышки численности божьих коровок в Крыму в 2021 году. Лектор обратил внимание, что такие вспышки часто приводят к экологическим проблемам. Примеры: кролики в Австралии, стаи саранчи в Египте.
Логичный переход в объяснении далее – это переход на график численности людей с древних времен до настоящего времени (график 2) с дальнейшими прогнозами на недалекое будущее.
График 2.
Популяция человека так же выросла за последнюю тысячу лет. На данный момент мы приближаемся к цифре в 8 миллиардов. Томас Мальтус (словарь) первым задумался о том, что если численность людей так стремительно увеличивается, то скоро им не хватит ресурсов. В следствии чего начнутся проблемы: либо люди начнут погибать, либо воевать за эти ресурсы. Исторический пример: цивилизация Майя. Вырубили леса вокруг своих поселений, так как много строили, по этой причине стало меньше облаков и дождей (из-за уменьшения испарения с листьев), соответственно началась засуха, затем неурожай и наступление голода.
Для прогнозирования численности населения в 20 веке были разработаны компьютерные модели, учитывающие максимально действие всех факторов и позволяющие анализировать, корректировать дальнейшее реальное промышленное и сельхозпроизводство. Для того, чтобы не повторить печальную историю Майя, необходимо придерживаться экологических законов и правил.
Перейдем к следующему понятию: экологическая емкость окружающей среды – способность среды обитания (количество особей на единицу территории), позволяющая экосистеме существовать без ущерба для ее жизни. С экологической емкостью тесно связан термин экологический след, под этим подразумевается степень влияния, оказываемого человеком на среду его обитания, то есть уровень потребления природных ресурсов, которыми располагает биосфера. Для подсчета своего влияния интересен онлайн –калькулятор экологического следа по ссылке https://jalajalg.positium.ee/?lang=RU , где каждый из вас может сделать для себя интересные выводы и, может быть, в чем –то постарается изменить свои бытовые привычки.
ЧАСТЬ 2. Ограничение роста и будущее человечества.
Что нам необходимо сделать, чтобы не истребить все ресурсы на Земле. Прежде всего, необходимо помнить, что наша планета- замкнутая система, в которой есть циклы:
- Воды
- Фосфора
- Углерода
- Азота
- Кислорода
Благодаря этим циклам мы с вами живем и включены в этот цикл. Как небольшие модели-примеры замкнутых систем существуют сейчас в продаже в виде небольших стеклянных аквариумов, в которых за счет правильно подобранного видового состава организмов и их численности, при поступлении света поддерживается жизнь в течение долгих лет.
Замкнутая система, прожившая 53 года.
Признаки замкнутой экологической системы жизнеобеспечения:
- не зависит от обмена веществом с окружающей средой.
- не является закрытой системой, в нее может поступать и ее покидать энергия.
- любые продукты жизнедеятельности (выделения) одного вида должны использоваться другими видами.
Далее спикер рассказал об успешном эксперименте красноярских ученых. БИОС 3 – первая экспериментальная система, в которой потребности человека по воде, воздуху и растительной пище были обеспечены за счет замкнутого биологического цикла внутри системы.
Экипаж сам сажал растения и собирал урожай, управлял системой жизнеобеспечения. Из высших растений там выращивались:
- короткоствольная пшеница;
- свекла;
- морковь;
- укроп;
- репа;
- пекинска капуста;
- белая редиска;
- лук;
- огурец;
- щавель;
- чуфа.
Егором Задереевы было сделано сравнение проекта с китайской системой «Лунный дворец», в которой был введен в рацион питания высокобелковый продукт – личинки насекомых. Возможно- это продукт будущего.
На данный момент на Земле нам всего хватает, но мы должны ограничить потребление ресурсов. А чего нам не хватает для жизни на Марсе? Какие проблемы придется решать? Они довольно серьезные, необходимо будет:
- Повысить давление
- Создать атмосферу
- Повысить температуру
- Создать аналог озонового слоя
- Создать биосферу
- Усилить магнитное поле
Количество ресурсов на Земле ограничено. Поэтому нам нужно потреблять их рационально, то есть не больше, чем есть вокруг нас и с не большей скоростью, чем природа может это переработать и вернуть нам. В завершении занятия, спикер наглядно показал правила баланса в закрытой системе на примере компьютерной модели, доступной для всех и несложной в использовании по ссылке https://orb.farm/
Егор Задереев – кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник института биофизики Красноярского научного центра СО РАН.