Те вещества, запас которых ограничен и которые все-таки рассеиваются, могут быть заменены другими эквивалентами (металлы – пластиками, стекловолокном и т. п.). Таким образом, проблема обеспечения минеральными ресурсами в принципе разрешима.

Проблема обеспечения энергетическими ресурсами несравненно сложнее, в этом случае законы природы (законы термодинамики) работают против человека. Энергия используется однократно и рассеивается в процессе использования. Рециклировать ее невозможно в принципе. При этом использование энергии не имеет пределов ни «снизу» (ресурсы), ни «сверху» (потребление). При истощении ресурсов ископаемого топлива для производства энергии могут быть использованы атомные электростанции (вместо урана, запасы которого ограничены, может быть использован торий), значительное количество энергии можно получить при использовании возобновимых источников энергии.

Энергопотребление в мире быстро растет. С удвоением численности народонаселения количество потребляемой энергии увеличилось в 50 раз. По прогнозам МИРЭС, к 2020 г. энергопотребление возрастет еще в 1,5 раза (в развивающихся странах – вдвое). И это не предел, несмотря на новые энергосберегающие технологии.

Одной из главных причин роста энергопотребления является развитие автомобильного транспорта. Среднедневной расход бензина на одного жителя США достиг 5 л. Если этот норматив распространится на весь мир, то потребует увеличить производство автомобильного топлива в 10 раз. Сегодня мировой парк автомобилей превысил 900 млн единиц и через 20 лет может достичь 1,5 млрд. К полчищам автомобилей, которые заполнили улицы городов в богатых странах, добавилось примерно столько же автомобилей в развивающихся странах. При этом если в Европе, Японии и отчасти в США уже запущены механизмы, которые снижают влияние автомобильного транспорта на окружающую среду (развитие парков коллективного пользования и общественного транспорта, налоговый пресс на эксплуатацию автомобилей и др.), то в развивающихся странах число «демонов цивилизации» растет без ограничений. В «нефтяных» странах Ближнего Востока число личных автомобилей превысило 700 на тысячу населения.

Ограничить рост производства энергии должны экологические последствия, связанные с загрязнением окружающей среды (в первую очередь – атмосферы парниковыми газами). Однако пока эти ограничители не работают, хотя уже сформулированы два направления снижения уровня влияния энергетики на биосферу: децентрализация и декарбонизация.

Проблема обеспечения продовольствием еще сложнее. Она имеет сходство с развитием энергетики лишь в том отношении, что продовольствие, как и энергия, используется однократно. Однако производство продовольствия в отличие от производства энергии имеет жесткие пределы и «сверху» (количество ртов), и «снизу» (агроресурсы). Ограничение «сверху» осуществляется через рынок: неиспользованные излишки продовольствия делают его производство нерентабельным, и принимаются меры по недопущению перепроизводства некоторых видов сельскохозяйственной продукции. При росте народонаселения роль ограничителей «сверху» постепенно сойдет на нет, особенно с учетом возможного потепления климата, которое приведет к значительному снижению урожаев в районах, производящих основную массу товарного зерна. Однако при любой численности народонаселения сохранится действие ограничителей «снизу».

Во-первых, количество производимых продуктов ограничивается «кормовой площадью» – площадью сельскохозяйственных угодий, морских и пресноводных «пастбищ» (естественных и искусственных). Самая важная для обеспечения продовольствия территория – пахотные земли – к сожалению, не растет, так площади, пригодные для развития земледелия, уже исчерпаны. С учетом роста народонаселения обеспеченность пашней идет на убыль: площадь пашни на одного едока за вторую половину ХХ века уменьшилась вдвое (с 0,23 до 0,12 га).

Во-вторых, по «иронии природы» влагообеспеченность и теплообеспеченность нашей планеты связаны обратной зависимостью: там, где много воды, холодно, а там, где тепло, воды не хватает. В итоге значительная часть продовольствия производится на поливных землях, что нарушает естественный круговорот воды и ведет к истощению ее надземных и подземных запасов. Практически исчезла великая река Хуанхэ, воды которой разобраны на полив; в верхних и нижних частях бассейна Нила обострились противоречия за использование воды между Эфиопией и Египтом; нарастают противоречия за воду между Израилем, Иорданией и Палестиной; острая ситуация складывается в Центральной Азии, где не могут поделить воду Таджикистан и Узбекистан; намечаются противоречия за воду Иртыша между Казахстаном и Россией…

Еще хуже складывается ситуация с ресурсами подземных вод. На десятки метров снизился уровень залегания грунтовых вод на Центральной равнине Северной Америки в водоносном горизонте Огаллала (штаты Техас, Оклахома, Аризона, Колорадо, Канзас и Небраска) и в равнинных земледельческих районах Китая и Индии. В этих азиатских странах под влиянием забора воды на полив уровень грунтовых вод ежегодно снижается на 1-3 м. В районе Пекина уровень грунтовых вод за 50 лет упал на 50 м, и местным крестьянам уже запрещено использовать воду для полива. Вода становится важнейшим фактором в обеспечении продовольственной безопасности.

В-третьих, производство продовольствия лимитируется невысокой способностью растений (в том числе и планктонных водорослей) усваивать солнечную энергию. Для фотосинтеза используется 0,5-1 (реже 2) процента от солнечной энергии, поступающей на поверхность планеты. Это ограничивает продукционный потенциал культурных растений и продуктивность «морских пастбищ».

В-четвертых, количество продовольствия ограничивается долей полезных фракций урожая в фитомассе культурных растений (зерна злаков, корнеплодов, клубней, семян подсолнечника и т. д.). Попытки увеличить долю полезных фракций в фитомассе культурных растений ведет к резкому увеличению расхода энергии на их возделывание (повышению доз минеральных удобрений и пестицидов, норм полива).

В-пятых, на производство животного белка влияет низкий коэффициент перехода первичной биологической продукции во вторичную (это тоже отражение законов термодинамики!). Если выразить корм в зерновом эквиваленте, то его затраты на получение 1 кг говядины, свинины и мяса бройлера составят соответственно 6, 4 и 2 кг. Но ситуация, при которой из 1 кг зерна будет получен 1 кг мяса, исключается.

Несмотря на все ограничения, пока продовольственная безопасность человечества в среднем обеспечивается. С удвоением народонаселения производство зерна за счет повышения урожайности увеличилось в 3 раза, а мяса – в 4 раза. Сегодня на одного «едока» в среднем производится 300 кг зерна, что соответствует нормативу продовольственной безопасности (для «вегетарианских стран» норматив составляет 200 кг). Снижение улова морской рыбы вследствие истощения ресурсов «естественных пастбищ» пока компенсируется развитием аквакультуры.