57. Системный подход а геоэкологии и особенности прогнозирования

С-ма в-венно-энергетическая совокупность взаимосвязанных компонен­тов, объединенных прямыми и обратными связями в некоторое единство, Геоэкологиче­ские проблемы носят, как правило, системный характер. Прежде всего, это вытекает из того обстоятельства, что они сами - результат взаимодействия сложных систем, как гео­сфер между собой, так и между геосферами и обществом, то есть они суть сплав естест­венных, социальных, экономических и политических проблем.

Геоэкологические системы это, как правило, сложные саморегулируемые и самоор­ганизующиеся системы. Существуют системы закрытые, когда не происходит обмен в-вом, энергией, информацией через их внешние границы, и, наоборот, системы откры­тые. Естественные природно-территориальные системы (экосистемы, ландшафты) - как правило, закрытые, с высокой степенью сбалансированности их ком-ов. По мере усиления антроп. возд. их сбалансированность снижается, а степень от­крытости увеличивается.

В природе, а тем более во взаимодействии общества и природы, существует бес­численное множество прямых и обратных связей между комп-ми, далеко не всегда хорошо изученных.

Отличительная особенность экосферы наличие гомеостазиса, то есть состояния внутреннего динамического равновесия системы, поддерживаемого регулярным возоб­новлением ее структур, в-венно -энергетического состава и постоянной функцио­нальной саморегуляцией ее компонентов.

Современный английский философ Д. Лавлок приводит следующие примеры го­меостазиса. Соленость воды Мирового Океана составляет 35 г/л, а при солености 60 г/л основная часть клеток существовать не может. Вынос солей реками в океан удваивал бы концентрацию солей каждые 80 млн. лет, если бы не природные процессы, выводящие со­ли из океанской воды. При этих условиях относительная стабильность солености океана поддерживается уже несколько сотен миллионов лет.

Наряду со св-м гомеостазиса, существуют и другие свойства геоэкологиче­ских систем: стабильность (отсутствие или быстрое затухание колебаний в системе), ус­тойчивость (способность восстановления прежнего состояния системы после ее возмуще­ния), упругость (согласно канадскому экологу Б.Холлингу, это способность системы пе­реходить из одного устойчивого состояния в другое). В общем случае можно ска­зать, что геоэк. системы подчиняются принципу Ле-Шателье; внешнее воздей­ствие, выводящее систему из равновесия, вызывает в ней процессы, стремящиеся ослабить результаты этого воздействия. Этот принцип, хорошо известный химикам и фишкам, рас­пространил в 1925 г. па геоэкологические системы американский биофизик и демограф Л. Лотка.

Многие процессы в геоэкологических с-мах нелинейны, то есть малое прира­щение фактора может приводить к непропорционально большим (или непропорционально малым) изменениям результата. Во многих случаях в природно-общественных с-мах существуют пороги, когда происходит резкое, непропорциональное воздействию в дан­ный момент времени изменение свойств системы, в то время как до и после порога оста­ется линейная связь. Например, в озерах Фенноскандии постепенный рост кислой реакции среды вызывает плавные изменения состояния озера в сторону большего подкисления. Затем при определенной величине рН (обычно 5,5) происходит выделение свободного алюминия, чрезвычайно токсичного для рыбы и некоторых других представителей водной фауны, и состояние озерной системы преображается. При дальнейшем снижении величи­ны рН снова устанавливается плавная реакция системы па внешние возмущения.

В геоэкологии часто встречается такой тип связи между воздействием и результа­том, когда постепенные, относительно плавные воздействия на систему плисе часть при­водят к столь же постепенному накоплению изменений состояния системы. Каждый шаг воздействий, хотя и неблагоприятен для системы, но незначителен; столь же плавно нака­пливаются неблагоприятные изменения. В таком случае невозможно в точности указан, момент, когда состояние системы было еще приемлемым, а когда стало уже неприемле­мым. Такие изменения американский социолог М.Гланц называет ползучими. Типичный пример такого явления состояние почвы: деградация почв вследствие эрозии в большин­стве случаев постепенна, каждый день (или год) приносит незначительные и потому мало-заметные изменения, по через несколько десятилетий после начала сельскохозяйственного освоения какой-либо территории природное плодородие почвы оказывается уже намного меньше первоначального или даже катастрофически низким. Примеров таких плавных воздействий, приводящих к неблагоприятным результатам, чрезвычайно много. Относи­тельно небольшие, но продолжительные изменения химического состояния экосистемы могут вызвать процессы, приводящие в конечном итоге к внезапным вредным воздействи­ям. При этом время между поступлением химических в-в в геоэкосистему и их вне­запным воздействием может быть весьма продолжительным, то есть бомба замедленного действия налицо.

Очень часто изменения состояния сложной системы во времени под влиянием внешнего воздействия описываются так называемой логистической кривой, имеющей форму близкую к S-образной и отражающей переход от одного устойчивого состояния системы к другому. Самым типичным примером является кривая изменения численности населения мира: слабый и неустойчивый рост числа людей на Земле, характерный для ис­тории человечества до начала XX века, сменился в середине XX века его резким ростом, замедляющимся в настоящее время, с ожидаемым прекращением роста и выходом на очень слабое, асимптотическое Приращение к середине следующего века. Переход от од­ного состояния системы к другому, описываемый логистической кривой, чрезвычайно типичный процесс для многих геоэкологических систем.

Поведение систем значительно различается в зависимости от продолжительности воздействия на них.

Рассматривая геоэкол. проблемы как сложные логические системы, мож­но сказать, что для понимания и решения проблемы исследование взаимодействия между элементами (то есть исследование структуры системы) важнее, чем исследование самих компонентов. Такой подход фактически традиционной для географии, и такой же подход характерен для геоэкологии.

Геоэкологические проблемы по большей части междисциплинарны. Проблема воз­никает часто как общественная, но корни ее лежат в вопросах естественного характера. Для ее решения необходимо предпринять определенные действия в социальной сфере, из­меняя тем самым природные условия, к которым, в свою очередь, должно приспосабли­ваться общество.

Например, катастрофическое снижение уровня Аральского моря привело к сущест­венным экономическим потерям (прекращение рыболовства, засоление почв вследствие разноса солей с обнажившееся дна ветром) и имело очень большой общественный резонанс. Падение уровня произошло в результате изменения составляющих его подпои»

баланса: вследствие развития орошения резко уменьшился приток в море поды Амударьи и Сырдарьи. Для восстановления более высокого, чем сейчас, уровня Арала необходимо такое коренное изменение социальных условий в бассейне, которое бы в конечном итоге способствовало снижению водопотребления (снижение доли сельского населения, изме­нение структуры посевов, пересмотр стратегии развития сельского хозяйства и пр.). Таким образом, проблема Арала, внешне видимая как естественная, в основном по происхожде­нию гидрометеорологическая, а фактически социальная. Она уходит своими корнями в советский период развития Нейтральной Азии и связана с очень сложной жизнью совре­менного общества новых государств. Разделить такую проблему на отдельные, привыч­ные науки практически невозможно, и решение ее может быть только на основе системно­го подхода.

Все общемировые экологические проблемы можно разделить на две большие кате­гории: проблемы глобальные и проблемы универсальные. Глобальные проблемы охваты­вают всю экосферу в целом, помогут проявляться по-разному в различных районах мира. Универсальные проблемы многократно повторяются, в определенных модификациях, складываясь в общемировую проблему. Разрушение озонового слоя Земли - характерный пример глобальной проблемы, в то время как деградация почв - типичный пример уни­версальной проблемы. Такое деление удобно, потому что стратегии решения глобальных и универсальных геоэкологических проблем различался. В частности, в первом случае действенным методом решения проблемы может быть международное соглашение, вы­полняемое затем на национальном уровне, а во втором случае зачастую достаточно кон­центрировать действия по решению проблемы на локальном уровне, имея в виду решение обще национальной или всемирной задачи.

Очень большая трудность в решении экологических проблем заключается в том, что природные ресурсы и процессы чрезвычайно затруднительно, а то и невозможно вы­разить в денежной форме, а без этого нельзя оценить истинную стоимость затрат и потерь. На национальном уровне, чтобы знать истинное состояние страны, необходимо, наряду с традиционно выполняемыми ежегодными расчетами макроэкономических показателей, таких как валовой национальный продукт (ВНП), учитывать также экологическое состоя­ние страны, его приращения и потери.

Другая трудность в решении экологических проблем в том, что многие ценные свойства и процессы в экосфере принадлежат всем, а значит, никому. К этой категории относятся, например, атмосфера, глобальный круговорот воды и его отдельные звенья, леса и почвы, если они коллективного или общенационального пользования, и пр. Это оз­начает насколько сложнее выработать согласованную стратегию решения совместных за­дач для Земли в целом.

Итак, в геоэкологии возникает много задач системного характера, отличающихся следующим и чертам и:

• Взаимодействие естественных и общественных процессов и закономерностей.

• Междисциплинарность задач, требующая интеграции различных наук.

• Обычно существует не один пользователь ресурса или системы, а несколько, причем зачастую с различными интересами.

Многие критерии носят качественный характер и тем более не могут исчис­ляться в денежном выражении.

• Одновременно встречаются явления, хорошо описываемые количественно и плохо описываемые количественно

• Состояние системы или проблемы не может быть описано одним показателем, и необходимо разработать систему геоэкологических индикаторов.