The ideas of academician A.P. Vinogradov on the development of ecological geochemistry in the 70s of the last century

Full Text

Земля наша древняя обитель, колыбель разума.

Выйдя за ее пределы,

шагнув в безбрежные просторы Вселенной,

человек особенно ясно понял: нет у него другого дома,

по крайней мере в пределах Солнечной системы.

А значит, нет и альтернативы:

защищать или не защищать свой дом от гибели,

в каком бы облике она не явилась –

термоядерной войны или серых клубов дыма[1].

А. П. Виноградов

Особенно большое внимание начиная с конца 60-х годов прошлого столетия академик А. П. Виноградов (рис. 1) стал уделять экологическим проблемам в связи с загрязнениями окружающей среды, которые явились результатом усиливающегося антропогенного воздействия.

Рис. 1. Академик А. П. Виноградов (1895–1975).

Он публикует статьи в научных журналах, выступает с докладами как на заседаниях Президиума, так и на Общих собраниях Академии наук СССР, публикует краткий курс из 13 лекций “Человек и биосфера” с целью ознакомить студентов МГУ имени М. В. Ломоносова с проблемами, возникающими в результате загрязнения окружающей среды; выступая с докладом на XXI Пагуошской конференции (Румыния, Синая, 26.08.1971), А. П. Виноградов поднимает не менее важную проблему радиоактивного загрязнения биосферы, возникающего при проведении испытаний ядерного оружия в трех средах: атмосфере, под землей и под водой, а также сбросов радиоактивных отходов в моря и океаны.

Огромный резонанс имела концептуальная статья А. П. Виноградова “Технический прогресс и защита биосферы”, опубликованная во всех центральных газетах и в научных журналах, а также доклад на эту же тему, сделанный на Общем собрании Академии наук СССР 21 июня 1973 г.

В докладе А. П. Виноградов дал полную характеристику загрязнениям биосферы и причинам их возникновения, которые приобрели глобальный характер; а также рассмотрел мероприятия, проводимые в СССР в международном масштабе для ликвидации последствий этих загрязнений. Волновали ученого и социальные аспекты загрязнения окружающей среды, решение которых он видел в развивающемся с середины XX столетия международном сотрудничестве в области охраны биосферы.

В 1973 г. А. П. Виноградов возглавил Научный совет АН СССР по проблемам биосферы.

В архиве РАН, среди писем А. П. Виноградова как заведующего кафедрой геохимии геологического факультета МГУ было обнаружено одно весьма интересное письмо, адресованное первому проректору МГУ, члену-корреспонденту АН СССР Е. М. Сергееву (рис. 2), с предложениями организовать новое направление в тематике МГУ “Взаимодействие человека и биосферы”², а также отдел математических моделей биоценозов в проблемной лаборатории кафедры геохимии.

Рис. 2. Фотокопия письма академика А. П. Виноградова.

Вот это письмо (дано полностью, публикуется в авторской редакции).

“ПЕРВОМУ ПРОРЕКТОРУ МГУ ЧЛ.-КОРР. АН СССР Е. М.СЕРГЕЕВУ

В связи с прогрессом цивилизации и ростом народонаселения непреднамеренное воздействие человека на среду уже достигло колоссальных масштабов и накладывает ряд ограничений на хозяйственную деятельность людей. Здесь имеется ряд проблем, которые требуют скорейшего научного решения.

Прежде всего, это исследование процессов, связанных с изменениями климата, связанными с ростом производимой энергии и загрязнением атмосферы. Так в настоящее время человечество производит количество энергии, составляющее всего 0.01 % от энергии падающей на Землю от Солнца. Однако, при существующих темпах роста через 60–70 лет эта величина достигнет 1–4 %, что приведет к повышению средней температуры поверхности Земли до 20–25 °С. Это прежде всего скажется на равновесии биогеоценозов, особенно средних широт, где климат станет ближе к тропическому. Поэтому определение границы общего энергопотребления и темпов прироста энергии может быть произведено лишь с учетом возможностей планомерной подстройки биогеоценозов, как культурных, так и диких.

Похолодание, связанное с промышленным загрязнением атмосферы пылью, по-видимому, уже началось. Мы, естественно, не можем позволить, чтобы этот процесс продолжался и далее, так как это приведет к уменьшению продуктивности биоценозов и сокращению производства продуктов питания.

Засорение атмосферы пылью является частью общей проблемы химического заражения биосферы, которое происходит прежде всего вследствие искусственной дифференциации вещества. Здесь достаточно привести такой пример. Объем ежегодно выплавляемой в настоящее время стали приближается к громадной величине – 0.5 млрд тонн, что уже составляет 10 % железа, извлекаемого живым веществом биосферы. От 10 до 25 % ежегодно выплавляемого железа уходит на возмещение потерь металлофонда, которые происходят в результате истирания, коррозии, потерь при плавлении и т.д. Если аналогичным образом процесс будет продолжаться и далее, то через 60–70 лет количества потерянного железа будет достаточно, чтобы увеличить его концентрацию во всех почвах земного шара в 2 раза. Количества же потерянных таких токсических элементов, как свинец и ртуть окажется достаточным, чтобы увеличить концентрацию первого во всех почвах земного шара в 20 раз, а второго в 100 раз.

Еще более серьезной оказывается опасность засорения водоемов, так как токсические концентрации многих элементов в воде ничтожны. Концентрация свинца в Мировом океане уже возросла за последние годы в 10 раз, что явилось одной из причин исчезновения 40 % его обитателей. Ликвидация химической зараженности среды радикально может быть произведена лишь с созданием промышленных районов с постоянной циркуляцией вещества между сферами потребления и производства (цикл: сырье-продукт-использованный продукт-сырье должен господствовать на всех уровнях). Степень разомкнутости хозяйственных циклов, которая в настоящее время очень высока и даже для железа, где имеются максимальные показатели (около 50 % стали выплавляется из металлолома), может быть определена лишь исходя из утилизационных способностей биогеохимических циклов.

Исследование структур биогеоценозов, созданных природой в течение миллиардов лет эволюции, позволит нам также подойти к решению задачи построения и регулирования хозяйственных ценозов.

Химическая защита растений и животных, используемая для придания устойчивости агроценозам, часто не достигает своей цели по двум причинам. Во-первых, в силу образования устойчивых популяций вредителей, и, во-вторых, в связи с компенсаторными реакциями в биоценозе. Это заставляет повторять применение ядохимикатов, наращивая концентрацию, что в конечном итоге отравляет всю систему и нарушает биогеохимические циклы.

Таким образом, исходя из выше сказанного, исследование биогеоценозов (или что эквивалентно биогеохимических циклов, которые в основном осуществляются посредством цепей питания) является центральной задачей проблемы взаимодействия человека и биосферы.

Чтобы иметь возможность проводить планомерное вмешательство в жизнь биогеоценозов и не иметь нежелательных последствий, необходимо построение математических моделей биогеоценозов. В результате мы сможем, при наличии достаточно полных сведений о процессах, протекающих в рамках некоторого ценоза, и наличии необходимых начальных данных, рассчитать каким будет состояние данного ценоза в будущем. Это позволит подобрать нужные воздействия и откроет пути к построению идеальных биогеоценозов для жизни человека.

Учитывая выше сказанное является естественным и необходимым иметь в университете тему: “Взаимодействие человека и биосферы”, которая является важной геохимической проблемой, и организовать отдел математических моделей биоценозов в проблемной лаборатории[3] кафедры геохимии геологического факультета МГУ. Ниже приводится программа исследований, которая должна быть осуществлена в первую очередь и необходимые штаты.

1. Сравнение имеющихся математических моделей систем из 2, 3, 4, 5 видов с экспериментальными данными, описанными в литературе (подготовка обзора).
2. Исследование модели Вольтерра–Кернера[4], имитирующей многовидовые системы, анализ воздействия среды.
3. Влияние запаздываний при вступлении видов в конкурентную борьбу.
4. Статистический анализ движения границы между двумя биогеоценозами на примере леса и степи.
5. Исследование уравнений типа Вольтерра[5] для популяций, могущих диффундировать по прямой и плоскости.

Необходимые штаты:

Зав. отделом, канд. наук – I

Ст. научн. сотр., канд. наук – I

Мл. научн. сотр., канд. наук – I

Мл. научн. сотр., без степени – 2

Лаборант – 2

Согласен осуществлять общее научное руководство отделом.

ЗАВ. КАФЕДРОЙ ГЕОХИМИИ

ГЕОЛОГИЧЕСКОГО Ф-ТА

АКАДЕМИК

/А. П. Виноградов/”

Архив РАН. Ф. 1691. Оп. 2. Л. 33–36. [*]

К сожалению, письмо А. П. Виноградова не датировано. Исходя из терминологии письма, можно с уверенностью сказать, что оно было написано не ранее 1971 г., после принятия программы “Человек и биосфера” на 16-й сессии Генеральной конференции ЮНЕСКО”. Кроме того, в архивной описи № 2 (письма, переписка) фонда А. П. Виноградова № 1691 Архива РАН нет ответа Е. М. Сергеева⁶. Не была также поставлена тема “Математическое моделирование биоценозов” в проблемной лаборатории кафедры, а ее сотрудники начали заниматься экологическими проблемами только через 15 лет после ухода А. П. Виноградова из жизни – Экологическая геохимия начала 90-х годов прошлого столетия.

Складывается такое впечатление, что это письмо по каким-то неясным причинам не было отправлено. Очень жаль, что такая детально разработанная проблема, изложенная в письме, не получила своего жизненного воплощения.

Надо отметить, что как выдающийся естествоиспытатель А. П. Виноградов своей деятельностью оказал большое влияние на изучение и развитие экологических проблем и вопросов защиты биосферы во всех сферах антропогенной деятельности человека.

Президент Академии наук СССР М. В. Келдыш⁷ высоко ставил деятельность А. П. Виноградова как уникального специалиста в области экологии. Выступая на Общем собрании Академии наук, проходившем 25–28 мая 1971 г. в поддержку кандидатуры А. П. Виноградова при переизбрании его на второй срок на должность вице-президента АН, Мстислав Всеволодович сказал: “Такого знатока в вопросах природы, Земли в целом, нет больше у нас в Академии наук”.

К середине 1970-х годов прошлого столетия вопрос о защите окружающей человека среды приобретает огромное значение. В июле 1974 г. в Москве проходила работа советско-американской комиссии, в результате которой было подписано советско-американское коммюнике, в соответствии с которым стороны договорились внести вклад в реализацию программы ЮНЕСКО “Человек и биосфера”, создав на территориях своих государств естественные зоны – биосферные заповедники⁸.

Во время I симпозиума советско-американской комиссии по сотрудничеству в мае 1975 г. в Москве проходило обсуждение конкретной программы сотрудничества по данному проекту, включающей все организационные вопросы и тематику научных исследований биосферных заповедников. Предлагалось в обеих странах создать равное количество биосферных заповедников, размещенных в сходных природно-климатических условиях. А. П. Виноградов принимал участие в этой грандиозной программе. Как вице-президент АН СССР, возглавлявший Секцию наук о Земле, председатель Научного совета по проблемам биосферы АН СССР (с 1973) А. П. Виноградов поручил директору Института географии АН СССР академику И. П. Герасимову⁹, директору Института морфологии и экологии животных АН СССР члену-корреспонденту АН СССР В. С. Соколову¹⁰, начальнику Главгидрометслужбы, председателю советско-американской комиссии по сотрудничеству в области охраны окружающей среды Ю. А. Израэлю¹¹ подготовить предложения по организации Биосферных заповедников в Советском Союзе. (Архив РАН. Ф. 1691, Оп. 1. Д. 853. ЛЛ. 1–2).

А. П. Виноградов обосновал план участия АН СССР в проекте, в котором, в частности, отмечалось: “Нужно иметь в виду, что смысл организации биосферных заповедников заключается не только и не столько в заповедовании определенной территории, сколько в ее всестороннем изучении. Как минимум исследования должны вестись по климатологии, гидрологии, гидробиологии, почвоведению, вирусологии, микробиологии, ботанике (низшим и высшим растениям), геоботанике, зоологии (беспозвоночным и позвоночным и их экологии), физиологии и биохимии растений и животных, генетике: возможно, по некоторым медицинским аспектам. Комплекс таких разнообразных исследований, требующих высококвалифицированных специалистов, может проводиться с успехом лишь в Академии наук СССР (вместе с ее филиалами, центрами и республиканскими академиями). Только Академия наук сможет подобрать достаточно квалифицированных ученых для планируемых работ, обеспечить координацию их исследований и, если это потребуется, руководство на самом высоком уровне…”. (Архив РАН. Ф. 1691. Оп. 1. Д. 853. ЛЛ. 3–4)

В начале 1990-х годов в работе кафедры геохимии геологического факультета МГУ появилось новое направление – “экологическая геохимия”, связанное с проблемами влияния человеческой деятельности на среду в биосфере. Были организованы полевые работы в различные регионы страны, подтвердившие методы поисковой геохимии для выявления источников распространения экологически опасных загрязнителей. В настоящее время под руководством Д. В. Гричука на кафедре ведутся работы в области экологической геохимии, активное участие в научных исследованиях принимают студенты. Важную роль для подготовки квалифицированных специалистов-экогеохимиков играет научное обеспечение учебных и производственных практик на Северном Кавказе, Камчатке и в Подмосковье.

[*]Отсутствует номер архивного дела.

¹ Виноградова Л. Д. Вклад академика А. П. Виноградова в решение программы “Человек и биосфера”. Проблемы загрязнения объектов окружающей среды тяжелыми металлами. Труды международной конференции 28–30 сентября 2022. Тула: ТГПУ им. Л. Н. Толстого, 2022. С. 21.

² По определению В. И. Вернадского, биосфера – одна из оболочек Земли, находящаяся на границе атмосферы, гидросферы и литосферы, занятая живым веществом, т. е. совокупностью всех живых организмов, населяющих планету: растений, животных и человека.

³ В 1967 г. усилиями А. П. Виноградова и М. Г. Валяшко при кафедре была создана проблемная лаборатория экспериментальной геохимии, что существенно укрепило физико-химическое направление исследований кафедры.

⁴ Кернер Пьер – специалист по эволюционной генетике, основоположник использования статистической механики в экологии, выбрал в качестве “микроскопических” уравнений динамики математическую модель Лотки–Вольтерры, которые независимо друг от друга (Лотка в 1925 г., Вольтерра в 1926 г.) предложили модель взаимного существования двух популяций типа “хищник – жертва”.

⁵ Вольтерра Вито (1860–1940) – итальянский математик и физик, член Национальной академии дел Линчеи (1899), ин. член Лондонского Королевского общества (1910), Парижской АН (1917), ин. член Петербургской АН (1908), почетный член АН СССР (1926). Уравнение Вольтерры – специальный тип интегральных уравнений. Находят применение в демографии, изучении вязкоупругих материалов, в актуарной науке с помощью уравнения обновления и в механике жидкости для описания поведения потока вблизи границ конечного размера.

⁶ Сергеев Е. М. (1914–1997) – проректор по научно-учебной работе естественных факультетов МГУ (1964–1969), первый проректор МГУ (1969–1978), академик (1979), инициатор строительства нового здания МГУ на Воробьевых горах.

⁷ Келдыш М. В. (1911–1978) — советский ученый в области прикладной математики и механики, крупный организатор советской науки, один из идеологов советской космической программы. Академик АН СССР (1946), член Президиума (с 1953), вице-президент (1960–1961) и президент (1961–1975) АН СССР. Трижды Герой Социалистического Труда (1956, 1961, 1971). 

⁸ Биосферные заповедники – это строго охраняемые значительные по размерам территории, не испытывающие прямых антропогенных воздействий, создаваемые для сохранения генетически целых пород растительного и животного мира, экологических систем и проведения научных исследований.

⁹ Герасимов И. П. (1905–1985) – директор ИГ АН СССР (1951–1985), академик (1953).

¹⁰ Соколов В. Е. (1928–1998) – директор Института проблем экологии и эволюции имени А. Н. Северцова РАН (1967).

¹¹ Израэль Ю. А. (1930–2014) – начальник Главного управления Гидрометеорологической службы при СНК СССР (1974–1991).

About the authors

L. D. Vinogradova

Author for correspondence.
Email: loriana.vinogradova@mail.ru
Russian Federation, Kosygina, 19, Moscow

References

Supplementary files

Supplementary Files

Action

1. JATS XML

Download

2. Fig. 1. Academician A.P. Vinogradov (1895–1975).

Download (1MB)

Indexing metadata

3. Fig. 2. Photocopy of a letter from Academician A.P. Vinogradov.

Download (4MB)

Indexing metadata