Об энергетических оптимизме и реализме

Мощность солнечной радиации на земной поверхности (с учетом альбедо и поглощения атмосферы) составляет около 80 тысяч тераватт или 150 ватт на квадратный метр. Человечество потребляет 15 тераватт (в основном, сжигание ископаемого топлива), т.е. 0.02% от солнечной мощности. Производство электроэнергии составляет около одной десятой от общего энергопотребления (т.е. 0.002%).

Мощность среднего человеческого тела составляет около 100 ватт. Располагая 150 ваттами на квадратный метр возобновляемой солнечной энергии и применяя развитые, постиндустриальные технологии с полностью замкнутыми производственными циклами с близкими к единице к.п.д. (максимальный к.п.д. Карно использования солнечной энергии на Земле равен 95%), мы могли бы разместить и прокормить по полтора человека на каждом квадратном метре земной поверхности. С учетом океана (который можно покрыть платформами), всего на Земле поместилось бы 1.5 * 5 * 1014 = 750 000 миллиардов человек. Это по крайней мере в 100 тысяч раз более многочисленное население, чем жалкие на этом фоне сегодняшние 7 миллиардов.

Было бы тесновато, но в тесноте да не в обиде (в этой стационарной постиндустриальной толпе новую глубину приобрело бы понятие «чувство локтя»). Эти сотни тысяч миллиардов существовали бы на полностью возобновляемом источнике энергии — солнечной энергии. Это была бы полностью «зеленая», «дружественная окружающей среде» цивилизация с нулевыми выбросами CO2. Образующаяся на каждом квадратном метре урина (моча) перерабатывалась бы обратно в питьевую воду, а из фекалий и выбросов CO2 и H2O при дыхании синтезировалась бы пища.

В реальности, оставляя без внимания такие мелочи как генетически запрограммированные потребности человека в большой территории, недальновидно было бы игнорировать следующее. На Земле существует механизм (глобальная биота — сплошной покров растений), поддерживающий окружающую среду и климат в приемлемом для жизни человека состоянии. Мощность его функционирования оценивается двумя способами — мощность биотически регулируемого испарения (она составляет около половины мощности солнечной радиации) и мощность фотосинтеза, т.е. производства органики (она составляет доли процента мощности солнечной радиации).

Потребляя всего 0.02% от солнечной мощности, что на порядок меньше мощности фотосинтеза глобальной биоты, человечество уже нарушило функционирование этого регуляторного механизма на значительной части поверхности планеты. Удвоение энергопотребления человечества, связанное с расширением антропогенной активности, полностью разрушит биотическую регуляцию и приведет к дестабилизации климата и невозможности существования людей на Земле.

Устойчивое существование людей возможно только при работающем механизме регуляции окружающей среды. Для достижения этого необходимо уменьшить масштаб антропогенной деятельности на порядок величины. То есть, либо уменьшить в десять раз население с сохранением современного среднего уровня жизни, либо в десять раз сократить энергопотребление каждого человека. Последний вариант технологически неосуществим, так как слишком высокая (как и слишком низкая) плотность численности населения с необходимостью требует высоких энергозатрат на душу населения (см. рис. 12.1 на стр. 330 в Главе 12 Gorshkov et al. 2000, русский текст см. в подписи к рис. 6.6.2 на стр. 392 Главы 6.6 Горшков 1995).

Душевое энергопотребление в зависимости от плотности численности населения

Яма собирателя. 1 — моторизованная охота, 2 — конная охота, 3 — современная охота эскимосов, 4 — пешая охота с одной собакой на человека, 5 — первобытное скотоводство, 6 — первобытное рыболовство, 7 — первобытное собирательство без использования огня, 8 — пастбищное скотоводство, 9 — подсечно-огневое земледелие с ручным трудом, 10 — современное подсечно-огневое земледелие в тропических странах, 11 — традиционное земледелие с использованием домашнего скота (Россия, 1897), 12 — Мир в среднем, 13 — современное моторизованное морское рыболовство.

Реклама

11 responses to “Об энергетических оптимизме и реализме

  1. «Образующаяся на каждом квадратном метре урина (моча) перерабатывалась бы обратно в питьевую воду, а из фекалий и выбросов CO2 и H2O при дыхании синтезировалась бы пища.»
    Прекрасное наглядное пособие для сторонников победы техносферы над биосферой!
    Кстати, исходя из вашей концепции биотического регулирования Паисий Протопопов предложил некие первые практические шаги в этом направлении:
    1. Он вывел значение «минимального личного биологического пространства человека» равного 2,63 биогектара исходя из индивидуального экологического следа за последние 50 лет. Получилось 2,2 миллиарда «биологически лишних людей». Это конечно не десятикратное уменьшение численности, но хоть какое-то начало.
    2. Кроме этого предложены экономические санкции (штрафы и квотирование) за превышение биоемкости страны потребительским экологическим следом и за избыточное энергопотребление превышающее некий биоемкостной лимит страны.
    3. В итоге, страны «экологические кредиторы» получают огромные но оправданные компенсации для сохранения и увеличения естественной биоемкости своих територий.
    См.: http://ecocrisis.wordpress.com/suprapopulatia/bio-paradigma/

    Заминка за «малым» — как убедить крупнейшие экономические державы мира (они же главные загрязнители планеты) платить по своим «экологическим счетам»?

    • Здравствуйте, Пауль! Мы читали блоги Паисия Протопопова и относимся к его публикациям и очевидному таланту с большим уважением.
      Путь компенсаций (мы вам платим, чтобы вы не рубили) мы считаем стратегически тупиковым, как и описанное Вами деление современного мира на «главных» и «второстепенных» разрушителей биосферы.

      • Возможно, путь компенсационных выплат за «упущенную экономическую выгоду» в отношениях с естественныи экосистемами и является тупиковым, как вы утверждаете, однако в рамках смены нынешней рыночной экономической модели на иную БИО-КОРРЕЛИРОВАННУЮ, — это единственная возможность начать что-то менять уже сегодня, используя механизмы той же рыночной экономики.
        А деление мира на «Экологических кредиторов» И «Экологических должников» разработаное WWF и GFN представляются именно интструментами ПЕРЕХОДНОГО ПЕРИОДА, чтобы понятными рыночными методами (намного осязаемее чем Киотский протокол) заставить платить самых больших и могущественных разрушителей биосферы.
        Или у вас есть иная стратегия смены нынешней тупиковой прадигмы развития цивилизации?
        Ведь простой констатации того, что на Земле должно проживать в 10 раз меньше людей и они должны потреблять в 10 раз меньше энергии — уже недостаточно.

        • Стратегия человека, убежденного в правильности биотической регуляции, отличается от стратегии человека, ничего о ней не знающего и обобщенно озабоченного судьбой планеты (т. е., рассматривающего на одном уровне нехватку продовольствия, выбросы СО2, рост народонаселения, исчезновение лесов, потерю биоразнообразия, климатические катаклизмы, развитие «зеленой» энергетики и проч. и проч.)
          Главными разрушителями биосферы сейчас являются те страны, где еще остаются естественные экосистемы. Сторонник биотической регуляции будет прилагать все силы для остановки обезлесивания в этих странах. Конкретные действия каждому подскажет его жизненный опыт. Мы полагаем, что никто, кроме самого народа, не может сохранить свой лес. Поэтому нужно объяснять людям, что без леса они не проживут. Для этого нужно приводить убедительные аргументы. Сегодняшняя европейско-американская наука об окружающей среде таких аргументов о лесе не приводит, она находится на низком уровне и имеет другие приоритеты.
          Ситуация, в которой оказалось человечество, является следствием длительного подчинения разума человека его инстинктам. Выход из кризиса может быть сделан только на основе разума. Нужно искать лидеров, у которых рациональное начало в поведении доминирует и информировать их. Не нужно убеждать всех. Большинство людей изменят свое поведение следуя за лидерами.

  2. Уважаемые авторы блога bioticregulation!
    Мы согласны с Вами, что современная цивилизация ставит биосферу на грань разрушения, потребляя более 10% её продукции. Чтобы не нарушать устойчивость глобальной экосистемы, человечество может использовать для своих нужд не более 1% от аккумулируемой растениями энергии солнца. В тоже время современный промышленный мир ориентируется на постоянное развитие (концепция стратегии устойчивого развития). При сохранении динамики экономического роста и увеличения народонаселения планеты ожидается, что к концу XXI века произойдет четырехкратное увеличение энергопотребления, десятикратное увеличение мирового валового продукта, что приведёт к увеличению численности населения до 11 миллиардов (Holdren J. P. “The Energy-Climate Challenge: Issues for the New U. S. Administration”, Environment V. 43, N. 5 (2001): p. 8 -21). При чтении работ, посвящённых данной тематике, нельзя не отметить постоянную подмену причины следствием. На первое место ставится рост численности населения в то время, как он был бы невозможен при отсутствии энергетических ресурсов для этого. Мы разделяем Ваше мнение, что для сокращения на порядок антропогенной нагрузки на биосферу необходимо десятикратное сокращение суммарного энергопотребления в результате использования ископаемого топлива, ядерной, гидро-, ветровой и других видов энергии. Однако, мы не можем согласиться с тем, что такое сокращение энергопотребления возможно только путем соответствующего сокращения численности населения Земли.
    Первопричиной начавшегося процесса разрушения биосферы Земли является выход промышленного производства на глобальный уровень, а рост численности населения является лишь следствием всё возрастающих возможностей, которые даёт промышленная революция. Поэтому, устраняя в первую очередь первопричину «болезни», мы в конечном итоге сократим и народонаселения. Мы расцениваем меры по ограничению рождаемости (в семье один ребенок) как вмешательство в сложную скоррелированную биологическую систему, нарушение функционирования которой из-за недостаточности человеческих знаний чревато опасными последствиями. Достаточно вспомнить о накоплении огромного груза наследственных болезней по причине вмешательства медицины в процесс естественного стабилизирующего отбора. Более того, мы предполагаем, что есть все возможности для сокращения энергопотребления без снижения численности населения, например, путем увеличения эффективности использования ресурсов. В современных условиях из-за доступности энергии не обращают внимание на многочисленные примеры увеличения производительности ресурсов, повышения продуктивности использования материалов, которые показывают, что эффективность использования энергии может быть увеличена в 4 раза (Вайцзеккер Э., Ловинс Э., Ловинс Л. Фактор четыре. Затрат – половина, отдача – двойная. Новый доклад Римскому клубу. – М.: Academia, 2000. – 400 c.).

    • Елена, Андрей — ваша трогательная забота о «священном праве» людей уподобляться безмозглым кроликам в своем размножении — конечно впечатляет, но здесь совершенно неуместна. Доводы типа у нас сегодня много энергии вот мы и плодим нищету на завтра, звучат как-то странно, в лучшем случае…
      Вот почему платить за «выход за пределы роста» придется всем: и бедным странам и богатым, если конечно мозгов хватит.
      Богатые дожны платить за избыточное энергопотребление, а бедные за бездумное размножение.
      Полюбопытствуйте: http://bioalternative.wordpress.com/bio-alternativa/part3/
      А насчет доступности энергии (грязной, ископаемой), спешу вас обрадовать — она очень скоро закончится, и тогда, из-за нашего антропоцентристского «гумманизма» не позволившего принять превентивных адекватных демографических мер, наша глобальная цивилизация быдет выходить из очередной мальтузианской ловушки все теми же «дедовскими» методами: голодом, эпидемиями, войнами, полной разрухой.
      Возрадуйтесь же, сторонники бедумного размножения!!! 😉

      • Здравствуйте, Пауль. Всегда Вам рады. Грызуны не контролируют свою численность только в неестественной среде обитания типа Австралии для кроликов. В естественной среде обитания главный регулятор численности — генетически запрограммированная территориальность. Особи, не нашедшие подходящей территории (когда вся территория уже занята другими особями), не размножаются.

        • Здравствуйте!
          Вы уж не обессудьте, если тон моих комментов частенько диссонирует с вашей терпеливой и беспристрастной манерой ведения дискуссий.
          Но перефразируя одного киногероя: «За планету обидно!»
          Превратили её, такую неповторимую, в «Австралию для кроликов», паршивцы… 😉

    • Уважаемые Елена и Андрей!
      В Вашем комментарии затронуто несколько взаимосвязанных проблем, в которых необходимо серьёзно разбираться.

      1. Действительно, для сохранения биотической регуляции, потребление человечеством первичной продукции биосферы должно быть уменьшено по крайней мере до одного процента с нынешних десяти. Нужно четко представлять себе, что потребление первичной продукции не эквивалентно потреблению человечеством энергии ископаемого топлива. Потребление первичной продукции – это пища человека и его домашних животных. Уменьшить эту величину, не уменьшая численности населения, принципиально невозможно. (В большой популяции всегда кто-то переедает, кто-то недоедает, кто-то умирает с голоду, но в среднем человечество меньше есть не может. Это определяется биологическим устройством нашего тела.)

      2. Под энергопотреблением человечества понимается потребление энергии, высвобождающейся при сжигании ископаемого топлива, а также получаемой иными способами, включая гидро- и атомные электростанции и т.п. Сокращение этого энергопотребления без сокращения народонаселения, даже если бы это было возможным, не решает вопроса сохранения биотической регуляции и не обеспечивает устойчивости окружающей среды. Отметим, что авторы “Пределов роста” о биотической регуляции ничего не знали.

      3. Обратимся теперь к причинам роста народонаселения. Рост народонаселения был инициирован развитием медицины, которое радикально уменьшило детскую смертность. С увеличением числа людей, достигших зрелого возраста, резко возросли потребности в пище и других жизненно важных ресурсах. Если бы одновременно не были открыты новые источники энергии, которые позволили индустриализировать сельское хозяйство, резко возросшее население уничтожило бы себя в мировых войнах. Это почти что произошло в первой половине двадцатого века. Поэтому если бы мы сейчас сократили энергопотребление, как Вы предлагаете, то численность народонаселения действительно уменьшилась бы, даже возможно до нуля. И это произошло бы в ходе страшных социальных катаклизмов и кровопролитий.

      4. Поэтому меры по ограничению рождаемости являются единственным гуманным способом спасения человечества. В корне неверно, что такие меры являются вмешательством в сложную скоррелированную биологическую систему, нарушение функционирования которой из-за недостаточности человеческих знаний чревато опасными последствиями. Уменьшение рождаемости в условиях перенаселённости является всеобщим механизмом поддержания устойчивости существования в естественных популяциях животных. Поддержание высокой рождаемости при перенаселенности характерно лишь для особых случаев (типа налетов саранчи), когда целью этой экспансии является полное уничтожение нарушенной экосистемы, которое затем неизбежно сопровождается гибелью всей популяции. Нам хотелось бы избежать этого сценария. Человек, существующий вне своей естественной ниши, утратил способность регулировать свою численность и рождаемость. Но развитие науки и изобретение доступных контрацептивов позволяют вновь обрести эту естественную способность.

      5. Генетическая деградация человечества никак не связана с количеством детей в семье как таковым. Она связана исключительно с отсутствием стабилизирующего отбора вне экологической ниши, что проявляется в росте мутационного груза от поколения к поколению. То есть, в пропорции людей, имеющих наследственные генетические дефекты. Эта пропорция не зависит от абсолютной скорости рождаемости.
      Стабилизирующий отбор в естественной экологической нише направлен на удаление из популяции особей с чрезмерным мутационным грузом, явно обнаруживаемом в конкурентном взаимодействии особей популяции между собой. В подавляющем большинстве видов животных это удаление производится не путем умерщвления уже живущих дефектных особей, а путем предотвращения их размножения. Достигается это разделением всех особей вида на генетически различных самок и самцов. Дефектная самка не может родить без разрешения самца. Нормальная самка отклоняет притязания дефектного самца. Необходимый результат достигается при конкурентном взаимодействии самцов и подавлении стремления дефектных самцов к размножению при сохранении их жизни.
      Генетическая деградация — очень серьезная проблема для человечества как вида. Однако это не самая срочная проблема в виду низкой абсолютной скорости генетического распада. Человечество несомненно займется этой проблемой, но только если избежит экологического коллапса. Единственный способ занулить скорость генетической деградации – вернуться в естественную экологическую нишу. Вне естественной ниши генетическую деградацию можно только замедлить — повышением порога эмбриональной и детской смертности и/или добровольным отказом от размножения людей, имеющих мутационный груз, превышающий определённый порог.

  3. Уважаемые авторы блога bioticregulation!
    Мы считаем очень важным и необходимым сократить в ближайшее время общее суммарное энергопотребление человечества в 10 раз! Почему? Современные экосистемы в основном представлены динамическими состояниями с сильно нарушенной структурой – длительнопроизводными растительными сообществами, не обеспечивающими биотическую регуляцию условий жизни на Земле. Примерами их являются в тропическом поясе высокотравные саванны и редколесья, субтропическая растительность заменена на ксерофитные кустарниковые заросли (чапарраль, маквис и др.), для Байкальской Сибири характерны светлохвойные леса, сформированные лиственницей сибирской и сосной обыкновенной. Во всех этих случаях произошла трансформация не только биотического компонента экосистем, но и всего комплекса физико-географических условий. Поэтому ошибочно мнение, что будет достаточно запретительных мер, и все вернется исходному коренному состоянию. Восстановление таких нарушенных структур «возможно лишь через очень длительный срок и только при воздействии планетарно-региональных движущих сил» (Сочава В.Б. Введение в учение о геосистемах. – Новосибирск: Наука, 1978. – 318 с.; Сочава В.Б. Растительный покров на тематических картах. – Новосибирск: Наука, 1979. – 190 с.). Иными словами, длительнопроизводные растительные сообщества можно сравнить с хронически больным человеком, выздоровление которого требует серьезного и длительного лечения. Вот почему мы считаем необходимым принятие на международном уровне срочных мер по сокращению общего суммарного энергопотребления!

Комментировать

Заполните поля или щелкните по значку, чтобы оставить свой комментарий:

Логотип WordPress.com

Для комментария используется ваша учётная запись WordPress.com. Выход / Изменить )

Фотография Twitter

Для комментария используется ваша учётная запись Twitter. Выход / Изменить )

Фотография Facebook

Для комментария используется ваша учётная запись Facebook. Выход / Изменить )

Google+ photo

Для комментария используется ваша учётная запись Google+. Выход / Изменить )

Connecting to %s