|
Дело в том, что биосфера — система существенно нелинейная, и она даже без активных внешних воздействий способна к кардинальным перестройкам своей структуры. И теория развития биосферы не может считаться полноценной, если не изучено множество ее бифуркационных состояний, условий перехода из одного состояния в другое и структура аттракторов, то есть окрестностей более или менее стабильных состояний.
Однако система уравнений, описывающая функционирование биосферы даже в ее простейшем варианте, столь сложна, что непосредственное использование математических методов (то есть теории динамических систем) представляется крайне сложным. Поэтому пока что единственным эффективным способом анализа может служить эксперимент с компьютерными моделями, имитирующими динамику биосферы.
В 70-х годах группа исследователей (преимущественно из Академии наук СССР) начала систематическое изучение биосферы как единой комплексной системы. Такое исследование возможно только с помощью компьютерной модели, поскольку никаких реальных экспериментов с биосферой человек себе позволить не может. Неожиданно созданная нами вычислительная система пригодилась для вполне практической задачи.
Летом 1983 года мы провели в Вычислительном центре Академии наук СССР серию расчетов на завершенной к этому времени компьютерной модели, имитирующей функционирование биосферы. Наша вычислительная система объединила модели атмосферной и океанической циркуляции с моделью биоты (точнее — углеродного цикла) и энергетикой биосферы (потоки солнечной радиации, образование облаков, выпадение снега и т.д.). Мы поставили своей задачей количественную проверку гипотезы К.Сагана о возможной ядерной зиме и ядерной ночи после крупномасштабного обмена ударами водородными бомбами. Замечу, что к этому времени наша система моделей была единственной системой, способной проделать необходимые расчеты. Результаты этих расчетов докладывались на конгрессе в Вашингтоне 1 ноября 1983 года и хорошо известны: они подтвердили гипотезу и дали первые количественные оценки эффекту ядерной зимы (см. монографию: Н.Н. Моисеев, В.В. Александров, А.М. Тарко. Человек и биосфера. - М., 1985).
В дальнейшем, в течение 80-х годов мы провели десятки экспериментов с нашей компьютерной системой. Нас интересовали те конечные состояния биосферы, те квазиравновесные состояния, которыми завершится тот или иной эпизод крупномасштабного воздействия человека на биосферу. Результаты, которые мы получали, заставляли задумываться и строить разнообразные гипотезы.
Во всех тех случаях, когда интенсивность воздействия превосходила некоторый порог (энергия воздействия порядка 2-3 тысяч мегатонн), биосфера никогда не возвращалась в исходное состояние или даже похожее на исходное. Совершенно иной становилась циркуляция атмосферы, менялась структура океанических течений, структура осадков и, конечно, распределение температур, а значит, и распределение биоты (если она сохранится после катаклизма). Другими словами, Земля после столь мощного воздействия переставала быть похожей на ту Землю, которую мы знаем в четвертичном периоде. И эта новая Земля уже не могла служить ойкуменой человечества: биота сохранится очень обедненной и самое главное без людей!
Замечу, что такая качественная перестройка вовсе не требует крупномасштабной ядерной войны: порог устойчивости и переход в новое качественное состояние мог произойти и в результате незначительных, но постоянно действующих возмущений, что и представляется особенно опасным. Эти результаты невольно отсылают нас к идеям синергетики. По-видимому, биосфера может иметь несколько совершенно различных квазистационарных режимов, другими словами, — целый ряд различных аттракторов. И не исключено, что тот процесс эволюции биоты, который привел к появлению homo sapiens, мог быть осуществлен только в окрестности одного из аттракторов. Переход в окрестность другого аттрактора исключит возможность разумной жизни на планете.
Перейти на страницу: 1 2 3 4 5 6 |