В
2000 г. лидеры стран «Большой восьмерки» подпи
сали всемирную программу действий, озаглавив ее
«Цели тысячелетия» («Millennium Development
Goals», MDG, см. unmillenniumproject.org) и выделив
среди них те, что должны дать первые ощутимые резуль
таты уже к 2015 г.:
победа над голодом, бедностью и неграмотностью;
обеспечение здоровья матери и ребенка;
организация всемирной борьбы со СПИДом, туберку
лезом и малярией;
доступ к питьевой воде и санитарный контроль каче
ства воды и пищевых продуктов;
улучшение условий жизни бездомных;
установление общепризнанных правил торговли;
развитие науки и технологий.
Программа масштабная, хотя и сегодня неясно, удаст
ся ли выполнить в срок поставленные задачи. Да и борь
ба с терроризмом после 11 сентября 2001 г. изменила при
оритеты. Но даже выполнив MDG на 100%, мы не решим
глобальную проблему выживания человечества в масшта
бах столетий и тысячелетий. Дело в том, что развитие со
временной цивилизации, похоже, в принципе несовмес
тимо с сохранением среды обитания. Ведь, по данным
ООН, человек выбрасывает в окружающую среду в 2000
раз больше биологических отходов, чем вся остальная
биосфера; за год извлекает из недр планеты 10 трлн т при
родного сырья — большинство ископаемых ресурсов
(прежде всего энергоносителей) иссякнут уже в этом ве
ке; в результате добычи полезных ископаемых, строи
тельства и т. п. (в частности, из за образования многочис
ленных полостей) превзошел пределы геомеханической
устойчивости земной поверхности; ежечасно губит по
меньшей мере один биологический вид* и т. д.
ГЛОБАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ
42 ЭКОЛОГИЯ И ЖИЗНЬ •• 8(57)’2006
ЦИВИЛИЗАЦИЯ
и УТИЛИЗАЦИЯ
О. Фиговский
профессор, член Европейской академии наук,
директор научного центра «Polymate» (Израиль),
президент Израильской ассоциации изобретателей
olf@borfig.com
Ю. Магаршак
доктор философии, президент компании «MathTech» (Нью Йорк, США),
вице президент Международного комитета
интеллектуального сотрудничества
ym4@nyu.edu
* По данным Иберо Американского центра биологического
разнообразия (Испания), скорость сокращения биоразнообра
зия составляет три вида в час. Подробнее см.: «Экология
и жизнь», 2006, № 7, с. 63. — Прим. ред.
8-2006-4.qxd 20.07.2006 17:48 Page 42
Сколько может продолжаться такое «развитие»? Ясно,
что без кардинального изменения его направления чело
вечеству попросту не дожить до 3000 г. И устойчивого
развития (УР), ставшего кредо «зеленых» и включенного
в MDG, явно недостаточно для изменения не только си
туации, но и тенденции. В получившем всемирную изве
стность докладе «Наше общее будущее», подготовлен
ном в 1987 г. специальной Комиссией ООН по окружаю
щей среде и развитию (более известной как Комиссия
Брундтланд), оно определено как «удовлетворяющее
потребности нынешнего поколения без ущерба потреб
ностям будущих поколений». Увы, определение рас
плывчатое и допускает разночтения. Но главное даже
не это. УР предполагает мягкий переход цивилизации
к «устойчивому» режиму, плавное улучшение (совершен
ствование) технологий в русле существующего направле
ния развития. А это невозможно, ибо сами принципы,
по которым развиваются современные технологии, ведут
к геобиологической катастрофе. С учетом экспоненци
ального роста потребления ресурсов, «мягкий» подход
в масштабах столетий ничего не решает — через 100 лет
почти все ресурсы ископаемого топлива, обеспечиваю
щего более 80% потребляемой человечеством энергии,
будут исчерпаны.
Для выживания цивилизации в долговременной
перспективе необходимо революционное изменение
принципов ее развития. Каких же? Да в том то и дело,
что сегодня никаких принципов, регламентирующих
его, по сути нет. Провозглашается нечто прямо противо
положное — все конкурентоспособное на рынке имеет
право на существование. А ведь устойчивое развитие ци
вилизации, находящейся в гармонии с окружающей сре
дой, должны регулировать четкие ограничения. Ибо,
вопреки распространенному мнению, именно ограни
чения дают развитию новые стимулы и направления.
Это справедливо для природных явлений, развития язы
ков (именно ограничения свободы выражения и опреде
ления понятий позволяют людям понимать друг друга)
и многих других систем. И цивилизация — не исклю
чение.
Можно ли жить без отходов?
Зададимся вопросом, возможна ли в принципе развива
ющаяся цивилизация, которая не производит (или почти
не производит) отходов, не загрязняет воду, воздух и поч
ву (в том смысле, что в результате человеческой деятель
ности их состав остается практически неизменным) и не
добывает (почти не добывает) полезных ископаемых?
Думается, возможна.
Такая цивилизация «замкнутого цикла», которую уже
прозвали «цивилизацией другой жизни», предполагает
решение ряда проблем, в том числе: отходов; загрязне
ния атмосферы, вод и почв; образования полостей в зем
ной коре и, наконец, обеспечения энергией.
Проблема мусора не нова, но решаема уже при ны
нешних технологиях. Она сводится к его сепарации. От
ходы обычного бетона (на основе цемента) можно по
вторно использовать при изготовлении бетонных
конструкций. Все технические вопросы решены, и нуж
ны только законодательные рычаги. Легко перерабаты
ваются и отходы асфальтобетона. Из отходов металла
(металлолома) сегодня получают даже высококачествен
ную сталь. Переработка древесных отходов с использова
нием биотехнологии тоже может быть довольно успеш
ной (так, разработаны новые клеи для переработки отхо
дов древесины с помощью грибов, несравненно более
экологически чистые, чем традиционные фенольные
и мочевино формальдегидные).
Современная технология производства наиболее
распространенного синтетического волокна (полиамид
ного — капрон, нейлон и т. п.) предусматривает его вы
давливание через алмазные фильеры, что требует боль
ших затрат энергии. А в природе тутовый шелкопряд
получает этот полимер (тончайшую нить) из трех компо
нентов в виде трехмерной змейки, используя информа
цию, записанную в самой структуре полимера. Не менее
любопытно, что именно бактерии, обитающие в глинах,
добываемых в ряде регионов Китая, во многом определя
ют свойства знаменитого китайского фарфора. Неудиви
тельно, что предварительная биологическая обработка
сырья все шире применяется при производстве фарфора
и керамики. Природные технологии заимствует и наби
рающая силу «зеленая химия», совокупность подходов
которой не только позволяет заметно снизить вред для
окружающей среды от большинства химических произ
водств, но и использовать способы синтеза, аналогичные
существующим в живой природе. В ЕС уже действует
программа, направленная на максимальное использова
ние растительного сырья в производстве лаков и красок,
а ведь еще 20–30 лет назад натуральное сырье стреми
лись заменить синтетическим.
У природы удается позаимствовать и новые реакции
получения полимеров (например, полиуретана — не из
опасных изоционатов, а в более безобидной реакции
циклокарботан — амины). Но одновременно не мешало
бы задуматься и над производством упаковки не из спе
циально синтезируемых биоразлагаемых полимеров
(продукты разложения которых подчас оказываются да
леко не безвредными), а из композитов на основе бума
ги, легко перерабатываемых повторно.
Однако сама по себе утилизация отходов не обеспечит
долгожданный баланс между природой и цивилизацией.
Для его достижения необходим комплексный подход,
затрагивающий все технологии.
Между тем «безотходная и сбалансированная цивили
зация» на Земле уже существует. Это — мир живого. При
http://www.ecolife.ru 43
8-2006-4.qxd 20.07.2006 17:48 Page 43
чем, если все наши схемы переработки отходов
основаны на их сепарации (отдельно металлы, стекло,
бумага и т. д.), то в биогеоценозе перерабатывается все
подряд.
Кредо — равновесие с природой
Равновесие между живой и неживой природой существо
вало не всегда. Скажем, современная атмосфера — про
дукт живых организмов. В частности, наличие в ней кис
лорода (свыше 20%) обусловлено жизнью.
В отличие от современной цивилизации, в биогеоце
нозе отходов практически нет. Все живое поедается
в пирамиде (точнее, цикле или, поскольку взаимодей
ствие живой и неживой природы не замкнуто, спирали)
пищевых цепочек, причем утилизируется почти без ос
татка. Найденные нами кости мамонтов, панцири мол
люсков и другие останки, представляющие исключения
и свидетельствующие о необратимости, составляют
ничтожную часть биомассы. Разрушение живых орга
низмов in vivo — атрибут метаболизма. В живой приро
де (в отличие от цивилизации) разрушение — часть со
зидания.
Как же достигаются безотходность и сбалансирован
ность на глобальном (биосфера) и локальном (отдельные
организмы) уровнях?
Разрушительное созидание
и созидательное разрушение
В существующих технологиях созидание и разрушение
разделены. В живой природе, напротив, они оказывают
ся одинаково важными и подчас неотделимыми этапами
жизнедеятельности, сбалансированными и постоянно
контролируемыми. Самый яркий пример: когда один ор
ганизм поедает другой (казалось бы, чистое разрушение),
он получает не только энергию, но и «стройматериал» для
наращивания своего тела. А вот добытые нами полезные
ископаемые превращаются в те или иные товары не так.
Еще больше различие в том, как используются источ
ники энергии в природе и цивилизации. Сжигая топли
во, мы выбрасываем в атмосферу газы, нарушающие гло
бальный баланс. Ничего подобного не происходит в жи
вых организмах при утилизации универсального топлива
жизни — глюкозы и ее производных.
Отношение к энергии в природе
и цивилизации
Для процессов преобразования энергии в природе харак
терно следующее:
• единственный энергоисточник в природе — наше
Солнце;
ГЛОБАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ
44 ЭКОЛОГИЯ И ЖИЗНЬ •• 8(57)’2006
8-2006-4.qxd 20.07.2006 17:48 Page 44
• энергия вырабатывается в результате фотосинтеза
в хлорофилле по общей схеме
CO2
+ H2
O > глюкоза + O2
.
Так что солнечная энергия преобразуется в химическую.
Затем глюкоза превращается в гликоген и другие произ
водные, которые могут долго хранить накопленную
энергию.
Утилизация энергии может происходить аэробно
(с участием кислорода) и анаэробно, а также с исполь
зованием транспорта электронов. Анаэробное расщеп
ление глюкозы происходит с участием ферментов и на
зывается гликолизом. В результате образуются молеку
лы аденозинтрифосфата (АТФ), которые служат в мире
живого универсальным аккумулятором и переносчи
ком энергии. Эти молекулы за сутки претерпевают сот
ни превращений в аденозиндифосфат (АДФ) и обрат
но. Так, в организме человека содержится около 50 г
АТФ, которые обеспечивают выработку энергии
с мощностью порядка 100 Вт. Эти взаимопревращения
происходят не в одной и той же (обратимой) реакции,
а в результате цикла реакций с участием разных фер
ментов.
У эукариотов хемиосмос (механизм электронного
транспорта, открытый П. Митчелом в 1961 г.) происхо
дит в хлоропластах и митохондриях по общей схеме:
• в окислительно восстановительных реакциях про
тоны проникают сквозь клеточную мембрану, накапли
ваясь внутри;
• белки переносят электроны вдоль мембраны от од
ного фермента к другому, заставляя протоны переме
щаться в противоположном направлении, так что в кон
це концов они достигают фермента, обеспечивающего
синтез АТФ из АДФ;
• по мере разделения протонов и электронов среда
внутри клеточной мембраны становится более щелоч
ной, а снаружи — более кислой;
• кислород, оказывающийся конечным пунктом пе
реноса ионов водорода, в итоге образует воду.
Хемиосмос — яркий пример того, как бережлива
клетка в использовании энергии и насколько оригиналь
но в ходе эволюции решаются проблемы, жизненно важ
ные для всего биоценоза.
В результате упомянутых превращений из одной мо
лекулы глюкозы образуется до 38 молекул АТФ. С учетом
всего каскада (точнее, каскада каскадов) реакций эффек
тивность использования солнечной энергии, ее транс
порта и хранения в течение долгого времени in vivo ока
зывается исключительно высокой.
Даже при поверхностном рассмотрении преобразова
ния энергии в мире живого видно, насколько сложен
этот механизм. По сравнению с ним наш способ, осно
ванный на сжигании топлива — нефти, газа, угля, дров
(тоже, кстати, органического, т. е. полученного в резуль
тате указанных и множества других реакций), представ
ляется удручающе примитивным.
Для чего же природа пошла столь сложным путем?
Почему не использует горение для получения энергии?
Вот объяснение, выглядящее очевидным: универсаль
ность основных биологических блоков (в частности,
глюкозы как носителя энергии) позволяет в пищевых це
8-2006-4.qxd 20.07.2006 17:48 Page 45
пях, переходя от одних организмов к другим, не разла
гать съеденное до химических элементов. Использова
ние глюкозы и пополнение запасов энергии за счет по
едания растений животными было бы невозможно, если
бы все живые существа не состояли из одних и тех же
блоков. Именно до этих блоков тела жертв (в биологии
травоядных не относят к хищникам, а растения —
к жертвам) и разлагаются при пищеварении.
Итак, чтобы получать энергию без отходов и перестать
зависеть от ископаемых энергоносителей, цивилизации
предстоит безальтернативный переход к универсальному
топливу и низкотемпературному синтезу. Будет ли им
глюкоза — универсальный энергоноситель в мире живо
го — или что то иное? Именно это должно стать предме
том самого пристального изучения в ближайшем бу
дущем.
Отходы потребления
и пищеварение
Аналогом утилизации отходов в живой природе служит
пищеварение. При переработке трапезы в желудке в его
стенки всасываются триллионы органических молекул.
Органические вещества при этом расщепляются на ком
поненты (аминокислоты, жиры, сахара), а разные клас
сы органических веществ сепарируются и накапливают
ся в разных органах. Все, что не удалось утилизировать
в организме, выводится из него для последующей утили
зации в биоценозе.
Любое живое существо, питающееся другими, имеет
элементы, напоминающие тор (бублик или автомобиль
ную камеру). Какие компоненты пищи проникают в ор
ганизм, а какие отторгаются, в природе строго контроли
руется (вплоть до отдельных молекул и даже атомов).
Так, молекулы кремния (элемента, который, как и угле
род, способен образовывать цепочки и составляет 27,6%
массы земной коры — второе место после кислорода)
организмом не усваиваются вообще: его концентрация
в живых организмах близка к нулю. А аминокислоты
и сахара утилизируются почти полностью.
Процесс пищеварения, благодаря которому большин
ство блоков живых организмов становится частью других
живых существ, оказывается фундаментальным для су
ществования жизни. Важно, что при этом пища расщеп
ляется не до атомов, а лишь до «строительных блоков»
(аминокислот, нуклеиновых кислот, белков, жиров, угле
водов). Это экономит огромную энергию, которая иначе
была бы необходима для их синтеза из химических эле
ментов.
С пищей организмы получают не только «строй
материалы», но и энергию, — как уже отмечалось, «топ
ливо» в мире живого (глюкоза и ее производные) уни
версально.
Уровень цивилизации —
степень утилизации
Утилизация отходов цивилизацией по сравнению с пище
варением откровенно примитивна, поэтому в перспективе
необходимо, чтобы процесс утилизации, в общих чертах
напоминающий пищеварение, предусматривался уже при
создании всех без исключения продуктов. При этом любые
отходы должны были бы служить источником сырья и
энергии при повторном использовании, как в мире живо
го даже экскременты одних организмов служат пищей для
других. В итоге там обеспечивается цикл углерода на гло
бальном уровне и практически полная утилизация остан
ков живых существ в почве микроорганизмами.
У цивилизации, как уже отмечалось, просто нет аль
тернативы переходу к жизни без отходов, так что созда
ние глобальной (и интегрированной) системы производ
ства, подразумевающей полную утилизацию не только
произведенных продуктов и вещей, но и запасенной
в них энергии, оказывается единственно возможным для
выживания человечества.
Экскурс в пищеварение
Усвоение пищи начинается с ее разжевывания. Одновре
менно слюнные железы выделяют фермент амилазу, раз
мягчающий пищу. При заглатывании язык перемещает
размягченную еду в глотку, откуда мышцы пищевода
продвигают ее к желудку за счет волнообразных сокра
щений, предотвращающих ее возврат.
В желудке полужидкая масса перемешивается с пере
варивающими соками. Этому способствуют мышцы,
сокращающиеся в продольном (параллельном пищево
ду) и диагональных направлениях и образующие круги
на поверхности желудка. В то же время соляная кислота,
входящая в состав желудочного сока, делает съеденную
массу еще более жидкой. Когда желудок пуст, на его по
верхности образуются складки, которые разглаживаются
по мере заполнения пищей.
Желчь, вырабатываемая в печени и сохраняемая
в желчном пузыре, способствует перевариванию жиров.
Поджелудочная железа и специфические клетки на по
верхности желудка вырабатывают ферменты, расщепля
ющие пищу на компоненты (для углеводов это амилаза,
для жиров — липаза).
Полученные в результате такого расщепления молеку
лы попадают в кровь через капилляры стенок кишечни
ка, длина которого достигает нескольких метров. Кровь
поступает в печень, где полезные для организма субстан
ции отделяются от вредных и завершается синтез и рас
щепление белков, жиров и углеводов, а витамины и глю
коза запасаются в клетках печени (гепатоцитах) и извле
каются оттуда при необходимости.
ГЛОБАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ
46 ЭКОЛОГИЯ И ЖИЗНЬ •• 8(57)’2006
8-2006-4.qxd 20.07.2006 17:48 Page 46
Желудок имеет много слоев, что неудивительно, ведь
прямое проникновение пищи и микроорганизмов в кровь
должно быть абсолютно исключено. Внутренний слой его
стенок (сероза) в свою очередь состоит из трех слоев. Са
мый поверхностный (эпителий) содержит специализиро
ванные клетки, среди прочего вырабатывающие соляную
кислоту и протеолитические ферменты (протеазы), спо
собствующие расщеплению белков и пептидов. Главные
протеазы — трипсин, пепсин и химотрипсин — разлагают
пищу на пептиды и аминокислоты, универсальные «кир
пичики», из которых построены все живые существа и по
тому по определению безвредные для них. Собственно,
именно на универсальности набора аминокислот и осно
ван процесс пищеварения (круговорота жизни, связанно
го с поеданием одними живыми существами других).
Почему же участвующие в пищеварении ферменты,
разлагающие любую пищу, не действуют на стенки же
лудка и кишечника? Дело в том, что ферменты активны
только при низких значениях pH (высокой кислотнос
ти), поддерживаемых внутри желудка. У стенок и на по
верхности эпителия pH гораздо выше. Такое различие
обеспечивает выстилающий стенки желудка слой слизи.
В итоге ферменты оказываются всесильными внутри же
лудка и безобидными на его стенках.
Не менее интересно, почему ферменты не «перевари
вают» клетки, в которых образуются. Оказывается, и
здесь природой найдено удивительно остроумное реше
ние. Ферменты синтезируются неактивными и активи
руются уже вне клетки. Так, к пепсину прикреплены 44
аминокислоты, которые предстоит разрушить, чтобы его
активировать. Это происходит уже в желудке.
Как уже отмечалось, по сравнению с механизмом пи
щеварения наши технологии утилизации выглядят край
не примитивными. Однако по мере развития цивилиза
ции утилизация отходов постепенно все больше будет
походить на него. При этом возможны разные сценарии.
Один из них представляется весьма органичным (а воз
можно — и органическим).
«Органическая цивилизация»
В первом из сценариев развитие нанотехнологий будет
сопровождаться постепенным переходом к низкотемпе
ратурному органическому синтезу и конструированию
всех изделий из органических соединений. Это не кажет
ся невозможным, ведь органические соединения обеспе
чивают работу мышц, нервной системы и мозга, эхоло
кацию у летучих мышей и множество других процессов в
живой природе, как известно, не требующих высоких
температур (сотен градусов Цельсия). Однако возмож
ность «органической программы» требует специального
изучения. Дело в том, что некоторые процессы, без кото
рых цивилизацию уже трудно представить (передача
энергии на большие расстояния, радиовещание, телеви
дение и т. д.), в живой природе не встречаются. Можно
ли и в них обойтись органикой, пока неясно.
Современные компьютерные чипы изготовлены из
кремния, запасы которого в земной коре многократно
превышают запасы углерода, но который «враждебен»
миру живого. Человеческий мозг работает на основе ор
ганики весьма эффективно, но по иным принципам, до
конца не познанным.
А можно ли отказаться от кремния и перейти на орга
нические чипы? Тот же вопрос уместен и по отношению
к некоторым другим элементам. В живых организмах
металлы встречаются лишь в виде малых примесей и ни
когда — в виде сплавов.
Автомобили уже все больше состоят не из металлов,
а из пластмасс, а дисплеи компьютеров — из органики.
В перспективе переход к органике там, где сегодня это
кажется проблематичным, несомненно, возможен. Такая
тенденция будет усиливаться с развитием нанотехноло
гий, постепенно стирающих грань между механизмом и
организмом (1 нм всего в 10 раз больше диаметра атома
водорода и вдвое меньше диаметра двойной спирали
ДНК). В конечном итоге возможность полного отказа от
неорганических материалов может оказаться тем сакра
ментальным вопросом, от которого будет зависеть судь
ба человечества.
Конечно, это не единственная безотходная схема.
Возможны и другие «альтервитальные» схемы развития
технологий, в которых металлы и кремний будут исполь
зоваться по прежнему широко. Императивом, однако,
в любом случае должны стать многократное использова
ние всего созданного, безотходность и баланс с при
родой.
Атрибуты «альтервитальной»
цивилизации
В цивилизации будущего технологии будут удовлетво
рять следующим принципам:
• все изделия по составу поделят на классы, для каж
дого из которых будет предусмотрена своя схема утили
зации;
• их снабдят меткой, позволяющей автоматически
определить, какую схему выбрать;
• все изделия одного класса будут состоять из типо
вых блоков (как органические вещества — из нуклеоти
дов, аминокислот, жиров, сахаров и т. д.);
• топливо будет универсальным, а энергия, запасен
ная в его молекулах, сможет высвобождаться даже при
низких температурах (подобно глюкозе в биоценозе);
• в процессе утилизации изделия будут разлагаться
до упомянутых блоков, (подобно тому, как это происхо
дит в желудке), которые и будут использовать повторно.
http://www.ecolife.ru 47
8-2006-4.qxd 20.07.2006 17:48 Page 47
ГЛОБАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ
48 ЭКОЛОГИЯ И ЖИЗНЬ •• 8(57)’2006
Мотивы и перспективы
Подобная программа может оказаться самой долговре
менной и дорогостоящей в истории человечества. Одна
ко без нее существование человечества уже вскоре может
оказаться под вопросом.
Станет ли выживание будущих поколений достаточ
ным стимулом для перестройки направления технологи
ческого развития? Или сиюминутные интересы всегда
будут преобладать над попытками задуматься над дол
говременными перспективами, и человечество спохва
тится лишь тогда, когда будет уже поздно, и баланс,
необходимый для его выживания, будет необратимо на
рушен?
Утилизация и эволюция
Думается, проблемы, возникшие ныне перед нами, во
многом напоминают те, что решались на заре эволюции.
Так, на определенном этапе были созданы механизмы
жизнеобеспечения, самовоспроизведения и утилизации
солнечной энергии. Но решение этих исключительно
сложных и важных задач не было связано с безотход
ностью. Наоборот, на каких то этапах организмы, не
утилизировавшиеся в биоценозе, могли иметь преиму
щество в борьбе за существование (как на стихийном
рынке современные «грязные» технологии имеют пре
имущество перед теми, в которых затрачены огромные
средства, чтобы минимизировать выбросы и отходы).
Чтобы жизнь стала безотходной и сбалансированной
с окружающей средой, несомненно, понадобилась серь
езная перестройка многого из созданного ранее в ходе
эволюции. Но, как говорится, «игра стоила свеч», и се
годня в природе нет «неутилизируемых» организмов.
До конца неясно, почему соблюдаются эти принци
пы. Но, соблюдая их, жизнь на Земле существует в рав
новесии с неживой природой свыше 3 млрд лет, и, если
мы или космический катаклизм не погубят ее, сохранит
ся впредь. А наша цивилизация существует какие то
10 тыс. лет (а в масштабах, угрожающих глобальному
биогеоравновесию, — лишь около века), и уже встает
вопрос о выживании не только человека, но и всего жи
вого. С учетом этого возникает естественное стремление
к пересмотру принципов, определяющих пути ее раз
вития.
Новые времена — новые проблемы
То, что человечество будет угрожать существованию все
го живого на Земле, еще несколько десятилетий назад не
было очевидно. На протяжении тысячелетий цивилиза
ция не оказывала заметного воздействия на природу.
Изменения наметились с промышленной революцией.
Реальная угроза окружающей среде проявилась во вто
рой половине XX века и с тех пор все усиливается. Но в
последние годы у человечества появился шанс изменить
ситуацию коренным образом. И связан он с «нано» ре
волюцией.
Наномасштабы (1нм = 10–9
м = 10 A) — это размеры
макромолекул, до размеров атомов и определяющей ро
ли эффектов квантовой механики — всего один порядок.
В этих масштабах определяющими могут стать эффекты
биохимических реакций, которые, возможно, удастся
модифицировать, приспособив их к нашим нуждам.
Грань между технологиями изготовления изделий и мо
лекулярными процессами в материалах постепенно со
трется, что все убедительнее проявляется на примере
микроэлектроники.
Нынешние технологии в сравнении с достижениями
эволюции развиты крайне неравномерно. Применения
электромагнитного поля (телефон, радио, телевидение,
Интернет, зондирование и т. д.) не имеют аналогов в ми
ре живого. Но почти все химические технологии заметно
уступают в эффективности процессам, протекающим
in vivo. Построение цивилизации, основанной на прин
ципах, сходных с теми, на которых построена жизнь,
представляется неизбежным. Важно, что сами эти прин
ципы не обязательно должны быть тождественны тем, на
которых построена жизнь (и которые нами все еще не
раскрыты — мы знаем лишь их проявления). Но такие
принципы, налагающие ограничения на развитие техно
логий, должны быть.
В отличие от мира живого цивилизация сегодня зиж
дется на двух «китах»: представлении о всемогуществе
разума и принципе свободного рынка, согласно которо
му все, что конкурентоспособно, имеет право на сущест
вование. В перспективе их может оказаться недостаточ
но. Понадобятся фундаментальные ограничения, накла
дываемые на развитие цивилизации. Какие именно? Это
и предстоит понять.
Принципы построения цивилизации обязаны обеспе
чить ее продолжительное существование. Аналогия
с жизнью, частью которой является человек, при этом
может оказаться весьма глубокой. Переход к «альтерви
тальной» цивилизации будет осуществляться постепен
но, внутри существующей. Этот беспрецедентный про
ект начнется с исследования основополагающих прин
ципов. На первых порах для внедрения «альтервиталь
ных» технологий, которые постепенно должны
вытеснить все остальные, придется использовать при
вычные экономические механизмы (например, налого
вые льготы). Но как бы то ни было, этот переход должен
стать целью человечества, включенной в программу
MDG, с которой и началось это повествование.
8-2006-4.qxd 20.07.2006 17:49 Page 48

фиговский магаршак цивилизация и утилизация 57(8 2006)

  • 1.
    В 2000 г. лидерыстран «Большой восьмерки» подпи сали всемирную программу действий, озаглавив ее «Цели тысячелетия» («Millennium Development Goals», MDG, см. unmillenniumproject.org) и выделив среди них те, что должны дать первые ощутимые резуль таты уже к 2015 г.: победа над голодом, бедностью и неграмотностью; обеспечение здоровья матери и ребенка; организация всемирной борьбы со СПИДом, туберку лезом и малярией; доступ к питьевой воде и санитарный контроль каче ства воды и пищевых продуктов; улучшение условий жизни бездомных; установление общепризнанных правил торговли; развитие науки и технологий. Программа масштабная, хотя и сегодня неясно, удаст ся ли выполнить в срок поставленные задачи. Да и борь ба с терроризмом после 11 сентября 2001 г. изменила при оритеты. Но даже выполнив MDG на 100%, мы не решим глобальную проблему выживания человечества в масшта бах столетий и тысячелетий. Дело в том, что развитие со временной цивилизации, похоже, в принципе несовмес тимо с сохранением среды обитания. Ведь, по данным ООН, человек выбрасывает в окружающую среду в 2000 раз больше биологических отходов, чем вся остальная биосфера; за год извлекает из недр планеты 10 трлн т при родного сырья — большинство ископаемых ресурсов (прежде всего энергоносителей) иссякнут уже в этом ве ке; в результате добычи полезных ископаемых, строи тельства и т. п. (в частности, из за образования многочис ленных полостей) превзошел пределы геомеханической устойчивости земной поверхности; ежечасно губит по меньшей мере один биологический вид* и т. д. ГЛОБАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ 42 ЭКОЛОГИЯ И ЖИЗНЬ •• 8(57)’2006 ЦИВИЛИЗАЦИЯ и УТИЛИЗАЦИЯ О. Фиговский профессор, член Европейской академии наук, директор научного центра «Polymate» (Израиль), президент Израильской ассоциации изобретателей olf@borfig.com Ю. Магаршак доктор философии, президент компании «MathTech» (Нью Йорк, США), вице президент Международного комитета интеллектуального сотрудничества ym4@nyu.edu * По данным Иберо Американского центра биологического разнообразия (Испания), скорость сокращения биоразнообра зия составляет три вида в час. Подробнее см.: «Экология и жизнь», 2006, № 7, с. 63. — Прим. ред. 8-2006-4.qxd 20.07.2006 17:48 Page 42
  • 2.
    Сколько может продолжатьсятакое «развитие»? Ясно, что без кардинального изменения его направления чело вечеству попросту не дожить до 3000 г. И устойчивого развития (УР), ставшего кредо «зеленых» и включенного в MDG, явно недостаточно для изменения не только си туации, но и тенденции. В получившем всемирную изве стность докладе «Наше общее будущее», подготовлен ном в 1987 г. специальной Комиссией ООН по окружаю щей среде и развитию (более известной как Комиссия Брундтланд), оно определено как «удовлетворяющее потребности нынешнего поколения без ущерба потреб ностям будущих поколений». Увы, определение рас плывчатое и допускает разночтения. Но главное даже не это. УР предполагает мягкий переход цивилизации к «устойчивому» режиму, плавное улучшение (совершен ствование) технологий в русле существующего направле ния развития. А это невозможно, ибо сами принципы, по которым развиваются современные технологии, ведут к геобиологической катастрофе. С учетом экспоненци ального роста потребления ресурсов, «мягкий» подход в масштабах столетий ничего не решает — через 100 лет почти все ресурсы ископаемого топлива, обеспечиваю щего более 80% потребляемой человечеством энергии, будут исчерпаны. Для выживания цивилизации в долговременной перспективе необходимо революционное изменение принципов ее развития. Каких же? Да в том то и дело, что сегодня никаких принципов, регламентирующих его, по сути нет. Провозглашается нечто прямо противо положное — все конкурентоспособное на рынке имеет право на существование. А ведь устойчивое развитие ци вилизации, находящейся в гармонии с окружающей сре дой, должны регулировать четкие ограничения. Ибо, вопреки распространенному мнению, именно ограни чения дают развитию новые стимулы и направления. Это справедливо для природных явлений, развития язы ков (именно ограничения свободы выражения и опреде ления понятий позволяют людям понимать друг друга) и многих других систем. И цивилизация — не исклю чение. Можно ли жить без отходов? Зададимся вопросом, возможна ли в принципе развива ющаяся цивилизация, которая не производит (или почти не производит) отходов, не загрязняет воду, воздух и поч ву (в том смысле, что в результате человеческой деятель ности их состав остается практически неизменным) и не добывает (почти не добывает) полезных ископаемых? Думается, возможна. Такая цивилизация «замкнутого цикла», которую уже прозвали «цивилизацией другой жизни», предполагает решение ряда проблем, в том числе: отходов; загрязне ния атмосферы, вод и почв; образования полостей в зем ной коре и, наконец, обеспечения энергией. Проблема мусора не нова, но решаема уже при ны нешних технологиях. Она сводится к его сепарации. От ходы обычного бетона (на основе цемента) можно по вторно использовать при изготовлении бетонных конструкций. Все технические вопросы решены, и нуж ны только законодательные рычаги. Легко перерабаты ваются и отходы асфальтобетона. Из отходов металла (металлолома) сегодня получают даже высококачествен ную сталь. Переработка древесных отходов с использова нием биотехнологии тоже может быть довольно успеш ной (так, разработаны новые клеи для переработки отхо дов древесины с помощью грибов, несравненно более экологически чистые, чем традиционные фенольные и мочевино формальдегидные). Современная технология производства наиболее распространенного синтетического волокна (полиамид ного — капрон, нейлон и т. п.) предусматривает его вы давливание через алмазные фильеры, что требует боль ших затрат энергии. А в природе тутовый шелкопряд получает этот полимер (тончайшую нить) из трех компо нентов в виде трехмерной змейки, используя информа цию, записанную в самой структуре полимера. Не менее любопытно, что именно бактерии, обитающие в глинах, добываемых в ряде регионов Китая, во многом определя ют свойства знаменитого китайского фарфора. Неудиви тельно, что предварительная биологическая обработка сырья все шире применяется при производстве фарфора и керамики. Природные технологии заимствует и наби рающая силу «зеленая химия», совокупность подходов которой не только позволяет заметно снизить вред для окружающей среды от большинства химических произ водств, но и использовать способы синтеза, аналогичные существующим в живой природе. В ЕС уже действует программа, направленная на максимальное использова ние растительного сырья в производстве лаков и красок, а ведь еще 20–30 лет назад натуральное сырье стреми лись заменить синтетическим. У природы удается позаимствовать и новые реакции получения полимеров (например, полиуретана — не из опасных изоционатов, а в более безобидной реакции циклокарботан — амины). Но одновременно не мешало бы задуматься и над производством упаковки не из спе циально синтезируемых биоразлагаемых полимеров (продукты разложения которых подчас оказываются да леко не безвредными), а из композитов на основе бума ги, легко перерабатываемых повторно. Однако сама по себе утилизация отходов не обеспечит долгожданный баланс между природой и цивилизацией. Для его достижения необходим комплексный подход, затрагивающий все технологии. Между тем «безотходная и сбалансированная цивили зация» на Земле уже существует. Это — мир живого. При http://www.ecolife.ru 43 8-2006-4.qxd 20.07.2006 17:48 Page 43
  • 3.
    чем, если всенаши схемы переработки отходов основаны на их сепарации (отдельно металлы, стекло, бумага и т. д.), то в биогеоценозе перерабатывается все подряд. Кредо — равновесие с природой Равновесие между живой и неживой природой существо вало не всегда. Скажем, современная атмосфера — про дукт живых организмов. В частности, наличие в ней кис лорода (свыше 20%) обусловлено жизнью. В отличие от современной цивилизации, в биогеоце нозе отходов практически нет. Все живое поедается в пирамиде (точнее, цикле или, поскольку взаимодей ствие живой и неживой природы не замкнуто, спирали) пищевых цепочек, причем утилизируется почти без ос татка. Найденные нами кости мамонтов, панцири мол люсков и другие останки, представляющие исключения и свидетельствующие о необратимости, составляют ничтожную часть биомассы. Разрушение живых орга низмов in vivo — атрибут метаболизма. В живой приро де (в отличие от цивилизации) разрушение — часть со зидания. Как же достигаются безотходность и сбалансирован ность на глобальном (биосфера) и локальном (отдельные организмы) уровнях? Разрушительное созидание и созидательное разрушение В существующих технологиях созидание и разрушение разделены. В живой природе, напротив, они оказывают ся одинаково важными и подчас неотделимыми этапами жизнедеятельности, сбалансированными и постоянно контролируемыми. Самый яркий пример: когда один ор ганизм поедает другой (казалось бы, чистое разрушение), он получает не только энергию, но и «стройматериал» для наращивания своего тела. А вот добытые нами полезные ископаемые превращаются в те или иные товары не так. Еще больше различие в том, как используются источ ники энергии в природе и цивилизации. Сжигая топли во, мы выбрасываем в атмосферу газы, нарушающие гло бальный баланс. Ничего подобного не происходит в жи вых организмах при утилизации универсального топлива жизни — глюкозы и ее производных. Отношение к энергии в природе и цивилизации Для процессов преобразования энергии в природе харак терно следующее: • единственный энергоисточник в природе — наше Солнце; ГЛОБАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ 44 ЭКОЛОГИЯ И ЖИЗНЬ •• 8(57)’2006 8-2006-4.qxd 20.07.2006 17:48 Page 44
  • 4.
    • энергия вырабатываетсяв результате фотосинтеза в хлорофилле по общей схеме CO2 + H2 O > глюкоза + O2 . Так что солнечная энергия преобразуется в химическую. Затем глюкоза превращается в гликоген и другие произ водные, которые могут долго хранить накопленную энергию. Утилизация энергии может происходить аэробно (с участием кислорода) и анаэробно, а также с исполь зованием транспорта электронов. Анаэробное расщеп ление глюкозы происходит с участием ферментов и на зывается гликолизом. В результате образуются молеку лы аденозинтрифосфата (АТФ), которые служат в мире живого универсальным аккумулятором и переносчи ком энергии. Эти молекулы за сутки претерпевают сот ни превращений в аденозиндифосфат (АДФ) и обрат но. Так, в организме человека содержится около 50 г АТФ, которые обеспечивают выработку энергии с мощностью порядка 100 Вт. Эти взаимопревращения происходят не в одной и той же (обратимой) реакции, а в результате цикла реакций с участием разных фер ментов. У эукариотов хемиосмос (механизм электронного транспорта, открытый П. Митчелом в 1961 г.) происхо дит в хлоропластах и митохондриях по общей схеме: • в окислительно восстановительных реакциях про тоны проникают сквозь клеточную мембрану, накапли ваясь внутри; • белки переносят электроны вдоль мембраны от од ного фермента к другому, заставляя протоны переме щаться в противоположном направлении, так что в кон це концов они достигают фермента, обеспечивающего синтез АТФ из АДФ; • по мере разделения протонов и электронов среда внутри клеточной мембраны становится более щелоч ной, а снаружи — более кислой; • кислород, оказывающийся конечным пунктом пе реноса ионов водорода, в итоге образует воду. Хемиосмос — яркий пример того, как бережлива клетка в использовании энергии и насколько оригиналь но в ходе эволюции решаются проблемы, жизненно важ ные для всего биоценоза. В результате упомянутых превращений из одной мо лекулы глюкозы образуется до 38 молекул АТФ. С учетом всего каскада (точнее, каскада каскадов) реакций эффек тивность использования солнечной энергии, ее транс порта и хранения в течение долгого времени in vivo ока зывается исключительно высокой. Даже при поверхностном рассмотрении преобразова ния энергии в мире живого видно, насколько сложен этот механизм. По сравнению с ним наш способ, осно ванный на сжигании топлива — нефти, газа, угля, дров (тоже, кстати, органического, т. е. полученного в резуль тате указанных и множества других реакций), представ ляется удручающе примитивным. Для чего же природа пошла столь сложным путем? Почему не использует горение для получения энергии? Вот объяснение, выглядящее очевидным: универсаль ность основных биологических блоков (в частности, глюкозы как носителя энергии) позволяет в пищевых це 8-2006-4.qxd 20.07.2006 17:48 Page 45
  • 5.
    пях, переходя отодних организмов к другим, не разла гать съеденное до химических элементов. Использова ние глюкозы и пополнение запасов энергии за счет по едания растений животными было бы невозможно, если бы все живые существа не состояли из одних и тех же блоков. Именно до этих блоков тела жертв (в биологии травоядных не относят к хищникам, а растения — к жертвам) и разлагаются при пищеварении. Итак, чтобы получать энергию без отходов и перестать зависеть от ископаемых энергоносителей, цивилизации предстоит безальтернативный переход к универсальному топливу и низкотемпературному синтезу. Будет ли им глюкоза — универсальный энергоноситель в мире живо го — или что то иное? Именно это должно стать предме том самого пристального изучения в ближайшем бу дущем. Отходы потребления и пищеварение Аналогом утилизации отходов в живой природе служит пищеварение. При переработке трапезы в желудке в его стенки всасываются триллионы органических молекул. Органические вещества при этом расщепляются на ком поненты (аминокислоты, жиры, сахара), а разные клас сы органических веществ сепарируются и накапливают ся в разных органах. Все, что не удалось утилизировать в организме, выводится из него для последующей утили зации в биоценозе. Любое живое существо, питающееся другими, имеет элементы, напоминающие тор (бублик или автомобиль ную камеру). Какие компоненты пищи проникают в ор ганизм, а какие отторгаются, в природе строго контроли руется (вплоть до отдельных молекул и даже атомов). Так, молекулы кремния (элемента, который, как и угле род, способен образовывать цепочки и составляет 27,6% массы земной коры — второе место после кислорода) организмом не усваиваются вообще: его концентрация в живых организмах близка к нулю. А аминокислоты и сахара утилизируются почти полностью. Процесс пищеварения, благодаря которому большин ство блоков живых организмов становится частью других живых существ, оказывается фундаментальным для су ществования жизни. Важно, что при этом пища расщеп ляется не до атомов, а лишь до «строительных блоков» (аминокислот, нуклеиновых кислот, белков, жиров, угле водов). Это экономит огромную энергию, которая иначе была бы необходима для их синтеза из химических эле ментов. С пищей организмы получают не только «строй материалы», но и энергию, — как уже отмечалось, «топ ливо» в мире живого (глюкоза и ее производные) уни версально. Уровень цивилизации — степень утилизации Утилизация отходов цивилизацией по сравнению с пище варением откровенно примитивна, поэтому в перспективе необходимо, чтобы процесс утилизации, в общих чертах напоминающий пищеварение, предусматривался уже при создании всех без исключения продуктов. При этом любые отходы должны были бы служить источником сырья и энергии при повторном использовании, как в мире живо го даже экскременты одних организмов служат пищей для других. В итоге там обеспечивается цикл углерода на гло бальном уровне и практически полная утилизация остан ков живых существ в почве микроорганизмами. У цивилизации, как уже отмечалось, просто нет аль тернативы переходу к жизни без отходов, так что созда ние глобальной (и интегрированной) системы производ ства, подразумевающей полную утилизацию не только произведенных продуктов и вещей, но и запасенной в них энергии, оказывается единственно возможным для выживания человечества. Экскурс в пищеварение Усвоение пищи начинается с ее разжевывания. Одновре менно слюнные железы выделяют фермент амилазу, раз мягчающий пищу. При заглатывании язык перемещает размягченную еду в глотку, откуда мышцы пищевода продвигают ее к желудку за счет волнообразных сокра щений, предотвращающих ее возврат. В желудке полужидкая масса перемешивается с пере варивающими соками. Этому способствуют мышцы, сокращающиеся в продольном (параллельном пищево ду) и диагональных направлениях и образующие круги на поверхности желудка. В то же время соляная кислота, входящая в состав желудочного сока, делает съеденную массу еще более жидкой. Когда желудок пуст, на его по верхности образуются складки, которые разглаживаются по мере заполнения пищей. Желчь, вырабатываемая в печени и сохраняемая в желчном пузыре, способствует перевариванию жиров. Поджелудочная железа и специфические клетки на по верхности желудка вырабатывают ферменты, расщепля ющие пищу на компоненты (для углеводов это амилаза, для жиров — липаза). Полученные в результате такого расщепления молеку лы попадают в кровь через капилляры стенок кишечни ка, длина которого достигает нескольких метров. Кровь поступает в печень, где полезные для организма субстан ции отделяются от вредных и завершается синтез и рас щепление белков, жиров и углеводов, а витамины и глю коза запасаются в клетках печени (гепатоцитах) и извле каются оттуда при необходимости. ГЛОБАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ 46 ЭКОЛОГИЯ И ЖИЗНЬ •• 8(57)’2006 8-2006-4.qxd 20.07.2006 17:48 Page 46
  • 6.
    Желудок имеет многослоев, что неудивительно, ведь прямое проникновение пищи и микроорганизмов в кровь должно быть абсолютно исключено. Внутренний слой его стенок (сероза) в свою очередь состоит из трех слоев. Са мый поверхностный (эпителий) содержит специализиро ванные клетки, среди прочего вырабатывающие соляную кислоту и протеолитические ферменты (протеазы), спо собствующие расщеплению белков и пептидов. Главные протеазы — трипсин, пепсин и химотрипсин — разлагают пищу на пептиды и аминокислоты, универсальные «кир пичики», из которых построены все живые существа и по тому по определению безвредные для них. Собственно, именно на универсальности набора аминокислот и осно ван процесс пищеварения (круговорота жизни, связанно го с поеданием одними живыми существами других). Почему же участвующие в пищеварении ферменты, разлагающие любую пищу, не действуют на стенки же лудка и кишечника? Дело в том, что ферменты активны только при низких значениях pH (высокой кислотнос ти), поддерживаемых внутри желудка. У стенок и на по верхности эпителия pH гораздо выше. Такое различие обеспечивает выстилающий стенки желудка слой слизи. В итоге ферменты оказываются всесильными внутри же лудка и безобидными на его стенках. Не менее интересно, почему ферменты не «перевари вают» клетки, в которых образуются. Оказывается, и здесь природой найдено удивительно остроумное реше ние. Ферменты синтезируются неактивными и активи руются уже вне клетки. Так, к пепсину прикреплены 44 аминокислоты, которые предстоит разрушить, чтобы его активировать. Это происходит уже в желудке. Как уже отмечалось, по сравнению с механизмом пи щеварения наши технологии утилизации выглядят край не примитивными. Однако по мере развития цивилиза ции утилизация отходов постепенно все больше будет походить на него. При этом возможны разные сценарии. Один из них представляется весьма органичным (а воз можно — и органическим). «Органическая цивилизация» В первом из сценариев развитие нанотехнологий будет сопровождаться постепенным переходом к низкотемпе ратурному органическому синтезу и конструированию всех изделий из органических соединений. Это не кажет ся невозможным, ведь органические соединения обеспе чивают работу мышц, нервной системы и мозга, эхоло кацию у летучих мышей и множество других процессов в живой природе, как известно, не требующих высоких температур (сотен градусов Цельсия). Однако возмож ность «органической программы» требует специального изучения. Дело в том, что некоторые процессы, без кото рых цивилизацию уже трудно представить (передача энергии на большие расстояния, радиовещание, телеви дение и т. д.), в живой природе не встречаются. Можно ли и в них обойтись органикой, пока неясно. Современные компьютерные чипы изготовлены из кремния, запасы которого в земной коре многократно превышают запасы углерода, но который «враждебен» миру живого. Человеческий мозг работает на основе ор ганики весьма эффективно, но по иным принципам, до конца не познанным. А можно ли отказаться от кремния и перейти на орга нические чипы? Тот же вопрос уместен и по отношению к некоторым другим элементам. В живых организмах металлы встречаются лишь в виде малых примесей и ни когда — в виде сплавов. Автомобили уже все больше состоят не из металлов, а из пластмасс, а дисплеи компьютеров — из органики. В перспективе переход к органике там, где сегодня это кажется проблематичным, несомненно, возможен. Такая тенденция будет усиливаться с развитием нанотехноло гий, постепенно стирающих грань между механизмом и организмом (1 нм всего в 10 раз больше диаметра атома водорода и вдвое меньше диаметра двойной спирали ДНК). В конечном итоге возможность полного отказа от неорганических материалов может оказаться тем сакра ментальным вопросом, от которого будет зависеть судь ба человечества. Конечно, это не единственная безотходная схема. Возможны и другие «альтервитальные» схемы развития технологий, в которых металлы и кремний будут исполь зоваться по прежнему широко. Императивом, однако, в любом случае должны стать многократное использова ние всего созданного, безотходность и баланс с при родой. Атрибуты «альтервитальной» цивилизации В цивилизации будущего технологии будут удовлетво рять следующим принципам: • все изделия по составу поделят на классы, для каж дого из которых будет предусмотрена своя схема утили зации; • их снабдят меткой, позволяющей автоматически определить, какую схему выбрать; • все изделия одного класса будут состоять из типо вых блоков (как органические вещества — из нуклеоти дов, аминокислот, жиров, сахаров и т. д.); • топливо будет универсальным, а энергия, запасен ная в его молекулах, сможет высвобождаться даже при низких температурах (подобно глюкозе в биоценозе); • в процессе утилизации изделия будут разлагаться до упомянутых блоков, (подобно тому, как это происхо дит в желудке), которые и будут использовать повторно. http://www.ecolife.ru 47 8-2006-4.qxd 20.07.2006 17:48 Page 47
  • 7.
    ГЛОБАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ 48 ЭКОЛОГИЯИ ЖИЗНЬ •• 8(57)’2006 Мотивы и перспективы Подобная программа может оказаться самой долговре менной и дорогостоящей в истории человечества. Одна ко без нее существование человечества уже вскоре может оказаться под вопросом. Станет ли выживание будущих поколений достаточ ным стимулом для перестройки направления технологи ческого развития? Или сиюминутные интересы всегда будут преобладать над попытками задуматься над дол говременными перспективами, и человечество спохва тится лишь тогда, когда будет уже поздно, и баланс, необходимый для его выживания, будет необратимо на рушен? Утилизация и эволюция Думается, проблемы, возникшие ныне перед нами, во многом напоминают те, что решались на заре эволюции. Так, на определенном этапе были созданы механизмы жизнеобеспечения, самовоспроизведения и утилизации солнечной энергии. Но решение этих исключительно сложных и важных задач не было связано с безотход ностью. Наоборот, на каких то этапах организмы, не утилизировавшиеся в биоценозе, могли иметь преиму щество в борьбе за существование (как на стихийном рынке современные «грязные» технологии имеют пре имущество перед теми, в которых затрачены огромные средства, чтобы минимизировать выбросы и отходы). Чтобы жизнь стала безотходной и сбалансированной с окружающей средой, несомненно, понадобилась серь езная перестройка многого из созданного ранее в ходе эволюции. Но, как говорится, «игра стоила свеч», и се годня в природе нет «неутилизируемых» организмов. До конца неясно, почему соблюдаются эти принци пы. Но, соблюдая их, жизнь на Земле существует в рав новесии с неживой природой свыше 3 млрд лет, и, если мы или космический катаклизм не погубят ее, сохранит ся впредь. А наша цивилизация существует какие то 10 тыс. лет (а в масштабах, угрожающих глобальному биогеоравновесию, — лишь около века), и уже встает вопрос о выживании не только человека, но и всего жи вого. С учетом этого возникает естественное стремление к пересмотру принципов, определяющих пути ее раз вития. Новые времена — новые проблемы То, что человечество будет угрожать существованию все го живого на Земле, еще несколько десятилетий назад не было очевидно. На протяжении тысячелетий цивилиза ция не оказывала заметного воздействия на природу. Изменения наметились с промышленной революцией. Реальная угроза окружающей среде проявилась во вто рой половине XX века и с тех пор все усиливается. Но в последние годы у человечества появился шанс изменить ситуацию коренным образом. И связан он с «нано» ре волюцией. Наномасштабы (1нм = 10–9 м = 10 A) — это размеры макромолекул, до размеров атомов и определяющей ро ли эффектов квантовой механики — всего один порядок. В этих масштабах определяющими могут стать эффекты биохимических реакций, которые, возможно, удастся модифицировать, приспособив их к нашим нуждам. Грань между технологиями изготовления изделий и мо лекулярными процессами в материалах постепенно со трется, что все убедительнее проявляется на примере микроэлектроники. Нынешние технологии в сравнении с достижениями эволюции развиты крайне неравномерно. Применения электромагнитного поля (телефон, радио, телевидение, Интернет, зондирование и т. д.) не имеют аналогов в ми ре живого. Но почти все химические технологии заметно уступают в эффективности процессам, протекающим in vivo. Построение цивилизации, основанной на прин ципах, сходных с теми, на которых построена жизнь, представляется неизбежным. Важно, что сами эти прин ципы не обязательно должны быть тождественны тем, на которых построена жизнь (и которые нами все еще не раскрыты — мы знаем лишь их проявления). Но такие принципы, налагающие ограничения на развитие техно логий, должны быть. В отличие от мира живого цивилизация сегодня зиж дется на двух «китах»: представлении о всемогуществе разума и принципе свободного рынка, согласно которо му все, что конкурентоспособно, имеет право на сущест вование. В перспективе их может оказаться недостаточ но. Понадобятся фундаментальные ограничения, накла дываемые на развитие цивилизации. Какие именно? Это и предстоит понять. Принципы построения цивилизации обязаны обеспе чить ее продолжительное существование. Аналогия с жизнью, частью которой является человек, при этом может оказаться весьма глубокой. Переход к «альтерви тальной» цивилизации будет осуществляться постепен но, внутри существующей. Этот беспрецедентный про ект начнется с исследования основополагающих прин ципов. На первых порах для внедрения «альтервиталь ных» технологий, которые постепенно должны вытеснить все остальные, придется использовать при вычные экономические механизмы (например, налого вые льготы). Но как бы то ни было, этот переход должен стать целью человечества, включенной в программу MDG, с которой и началось это повествование. 8-2006-4.qxd 20.07.2006 17:49 Page 48