Основные доклады Римского клуба.

год	Название доклада	Руководитель исследовательской группы
1972	Пределы роста	Д. Медоуз
1974	Человечество на перепутье	М. Месарович, Э. Пестель
1975	Пересмотр международного порядка	Я. Тинберген
1976	За пределами века расточительства	Д. Гарбор и др.
1977	Цели для человечества	Э. Ласло и др.
1978	Энергия: обратный счет	Т. Монбриаль
1979	Нет пределов обучению	Дж. Боткин, Э. Эльманджра, М. Малица
1980	Третий мир: три четверти мира	М. Гернье
1980	Диалог о богатстве и благосостоянии	О. Джириани
1980	Маршруты, ведущие в будущее	Б. Гаврилишин
1982	Микроэлектроника и общество	Г. Фридрихс, А. Шафф
1985	Революция босоногих	Б. Шнейдер
1989	Первая глобальная революция	А.Кинг, Б. Шнайдер
1992	За пределами: глобальная катастрофа или устойчивое будущее?	Д. Медоуз
1995	Фактор четыре. Удвоение богатства, двукратная экономия ресурсов	Э. Вайцзеккер, Э. Ловинс, Л. Ловинс

В следующем докладе «Человечество на перепутье» в противовес идее нулевого прироста была разработана идея дифференцированного ограниченного, так называемого «органического» роста. Её авторами были Михайло Месарович и Эдуард Пестель. Третий доклад под названием «Пересмотр международного порядка» подготовил Нобелевский лауреат, один из создателей эконометрики Ян Тинберген. Работа 1975 года обосновывала экономическую необходимость нового мирового порядка. За этим докладом последовали ещё полтора десятка работ, направленных на изучение проблем мирового сообщества, на осознание внешних и внутренних лимитирующих развитие факторов (основные представлены в таблице)⁷.

Идея коэволюции человека и природы Н. Моисеева

«Коэволюция» буквально означает соразвитие, совместное развитие. Этот термин вошёл в научный обиход в 70-х годах 20 века. В 1968 о концепции коэволюции человека и биосферы писал Н.В. Тимофеев-Ресовский, ей посвящались работы Э.В. Гирусова и Е.Н. Шульги⁸. Особое место идея коэволюции занимает в научном наследии Никиты Николаевича Моисеева.

Учёный рассматривает коэволюцию человечества и биосферы как единственный выход из экологического кризиса, наполняя это понятие и эколого-этическим содержанием⁹. Н.Н. Моисеев называет обеспечение гармоничного соразвития природы и общества «центральной проблемой теории развития ноосферы»¹⁰, связывая этот процесс с изменением нравственных основ общества, с одной стороны, и с ограничением характера развития производства. Моисеев сближает содержание концепции устойчивого развития и идеи коэволюции человека и природы (хотя эта точка зрения подвергалась критике¹¹).

Стокгольмская конференция по вопросам ОС

5 мая 1972 года открылась Стокгольмская конференция ООН по вопросам окружающей среды. Именно с неё началось широкое международное сотрудничество в данной сфере. В итоге этой конференции был создан новый орган по вопросам охраны среды – ЮНЕП (Программа Организации Объединенных Наций по окружающей среде). В своей работе ЮНЕП опиралась на концепцию “развития без разрушений”(«development without destruction»). Для функционирования ЮНЕП был создан постоянно действующий Координационный совет, секретариат которого разместился в Найроби (Кения).

Важным последствием конференции считают образование национальных природоохранных структур, а также толчок для развития «зелёного движения»¹².

Работа комиссии Брундтланд

Гру Харлем Брундтланд (Gro Harlem Brundtland) – норвежский политик, дипломат и врач, международный деятель в сфере устойчивого развития и общественного здоровья. С 1974 по 1979 год была министром окружающей среды, в 1981 году -– премьер-министром Норвегии.

В 1983 году ООН была создана Комиссия по окружающей среде и развитию, её по приглашению Генерального секретаря ООН возглавила Брундтланд. Основание такой комиссии означало признание Организацией объединённых наций глобального характера экологических проблем и необходимости совместного их решения. Задачи, поставленные ООН пред этой организацией, были проведение анализа глобальных проблем в отношениях между природой и обществом, выявление их причин, разработка концепции решения таких проблем.

Итогом работы комиссии стал опубликованный в 1987 году доклад «Наше общее будущее» («Our common future»)¹³. В докладе вопросы окружающей среде рассматривались в тесной связи с политическими. Считается, что во многом именно эта работа подготовила почву для «Повестки дня на 21 век», но самое важное – здесь впервые было дано определение понятию «Sustainable development», которое получило не совсем точный русскоязычный эквивалент «устойчивое развитие». Его определение в докладе таково: «это такое развитие, при котором удовлетворение потребностей настоящего времени не подрывает способность будущих поколений удовлетворять свои собственные потребности» (в английском оригинале "sustainable development is development that meets the needs of the present without compromising the ability of future generations to meet their own needs"). Считается, что в классической концепции устойчивого развития объединены вместе три типа целей – экономические, экологические и социальные.

Конференция в Рио

Международная встреча по вопросам окружающей среды состоялась в Рио-де-Жанейро 3 - 14 июня 1992 года. Участниками конференции были представители 177 стран, а также представители подразделений ООН, некоторых смежных организаций.

Центральными вопросами, которые обсуждались на встрече, были производство и потребление, демографический взрыв и рост населения, увеличение неравенства между бедными и богатыми, а также экологические проблемы: глобальное потепление, истощение озонового слоя, кислотные дожди и загрязнение почвы.

Основными документами, принятыми на Конференции ООН по окружающей среде и развитию, были Рио-де-Жанейрская декларация по окружающей среде и развитию, Повестка дня на XXI век, Принципы лесоводства¹⁴. Именно с этого момента понятие устойчивого развития было введено в обиход на официальном уровне.

Саммит в Йоханнесбурге

Через десять лет были подведены итоги, насколько идеи устойчивого развития воплотились в жизнь. В Йоханнесбурге, в Южной Африке 26 августа – 4 сентября 2002 года прошёл саммит (встреча на высшем уровне) по устойчивому развитию «Рио + 10». Саммит был направлен на решение практических проблем реализации стратегии устойчивого развития¹⁵. Итогом стало принятие двух документов -Йоханнесбургской декларации по устойчивому развитию и Плана выполнения решений. На встрече была продемонстрирована разница в подходах и борьба интересов в области использования ресурсов. Некоторые исследователи после саммита отмечают особую роль транснациональных корпораций для будущего развивающихся стран¹⁶.

Официальное видение российской ситуации было представлено в докладе «Национальная оценка прогресса Российской Федерации при переходе к устойчивому развитию», подготовленном Министерством экономического развития и торговли Российской Федерации при участии МИД РФ и Министерства природных ресурсов РФ во взаимодействии с группой независимых экспертов. В нём прозвучал вывод о том, что страна «уверенно становится на путь устойчивого развития»¹⁷.

Литература:

1. Официальные материалы ООН http://www.un.org/russian/conferen/rio/

2. Report of the World Commission on Environment and Development: Our Common Future / http://www.un-documents.net/wced-ocf.htm

3. Материалы официального сайта Римского клуба http://www.clubofrome.org/

4. Моисеев Н.Н. Человек и ноосфера. М: Молодая гвардия, с. 307.

5. Данилов-Данильян В.И. К вопросу o коэволюции природы и общества //Экология и жизнь.- 1998. - № 2.

6. Капра Ф. Паутина жизни. Новое научное понимание живых систем. М. 2002.

7. Ю.Ризниченко Экология математическая http://www.library.biophys.msu.ru/MathMod/EM.HTML#eb

Вопросы для самоконтроля:

1. Оцените роль первых глобальных моделей в области окружающей человека среды и развития.

2. Каково значение деятельности комиссии Брундтланд?

3. Каковы главные достижения саммита в Йоханнесбурге?

Лекция № 3. Основы теории устойчивости систем.

Начнём с того, что понятие устойчивости системы рассматривается в рамках разных наук - в макроэкономике (как долгосрочное равновесие между эксплуатацией ресурсов и развитием человеческого общества), в механике (тут устойчивость связана с ответом находящейся в механическом равновесии системы на малое возмущение), в социологии, в судостроении, в теории автоматического управления ( в связи с реакцией динамической системы на внешние воздействия), в теории вероятностей и в численном анализе.

Типы систем и их структура

Системой принято называть множество элементов или процессов, связанных между собой, образующих некую целостность, единство. Систему характеризуют такие принципы, как целостность, структурность, взаимозависимость системы и среды, иерархичность, множественность описания.

Есть множество классификаций систем: выделяют системы материальные и абстрактные; первые включают системы неорганической природы и живые; имеются статичные и динамичные системы; однозначно детерминированные и вероятностные (стохастические). По характеру взаимоотношений со средой все системы делят на закрытые и открытые.

Употребляя понятие устойчивости системы, обычно имеют в виду её способность возвращаться в исходное состояние после кратковременного внешнего воздействия

Структура системы по степени централизации управления и распределения ресурсов может быть централизованной, скелетной или сетевой. Системы с разной структурой обладают различной степенью устойчивости.

        Система с централизованной структурой обладает высокими мобилизационными способностями, ей требуется относительно малое время для реакции на воздействия (внутренние или внешние).

Но её адаптационные способности недостаточно высоки, она «негибкая», не слишком надёжная.

Сетевая структура отличается высокими адаптационными способностями (структурной гибкостью) и достаточно высокой надежностью функционирования, но при этом для этого типа структуры характерны низкие мобилизационные способности, а на реакцию на внешние воздействия требуется больше времени.

Скелетная структура - это промежуточный тип между централизованной и сетевой структурами.

В системе, имеющей такую структуру, элементы могут иметь разную значимость, нет выраженного центра, сформированы несколько узлов. Считается, что система такого типа чаще всего оптимальна для большинства сред¹⁸.

Точки бифуркации

Точкой бифуркации называют критический момент, точку разветвления вариантов развития системы. Предсказать дальнейшее направление в развитии системы в этот момент невозможно.

Развитие системы можно представить как движение от одной точки бифуркации к другой. В точке бифуркации системой избирается какая-то траектория движения. Существует понятие аттрактора – множества, характеризующего значения параметров системы на альтернативных траекториях. Аттрактором может быть, например, хаос или состояние равновесия. Один из аттракторов «притягивает» систему, и она, проходя через точку бифуркации, получает то или иное развитие.

Система в своём развитии может проходить через эволюционную и революционную стадии. Эволюционная – адаптация, поступательное движение, революционная – скачок, катастрофа. На эволюционной стадии идёт накопление количественных и качественных изменений системы. Под влиянием накопленных факторов в точке бифуркации система может совершить качественный скачок, изменить свою структуру. Система, развиваясь, чередует стадии эволюции и скачка, переходит из устойчивого состояния в неустойчивое и обратно. Структурная и функциональная её устойчивость вырабатывается в ходе адаптации к изменяющимся внешним и внутренним факторам.

Триггерные системы

Триггерная система — такая, которая способна находиться в одном из двух или более устойчивых состояниях. При этом переход из одного устойчивого состояния в другое происходит в результате управления.

Литература

1. Арманд А.Д. Механизмы устойчивости геосистем. М. 1992.

2. Арманд А.Д. Самоорганизация и саморегулирование географических систем. М. 1988.

3. Аруцев А.А., Ермолаев Б.В., Кутателадзе И.О., Слуцкий М.С. Концепции современного естествознания: учебное пособие. // http://nrc.edu.ru/est/pos/index.html

Вопросы для самоконтроля

1. Какие типы систем вы знаете?

2. Как связаны между собой развитие системы и точка бифуркации?

3. Что такое триггер?

Лекция № 4. Устойчивость природных систем

Устойчивость биосферы связана с разными факторами, внешними (устойчивостью Вселенной и Солнечной системы, цикличными процессами в космосе), так и внутренними - устойчивостью биоты, с функциями живого вещества.

Основа функционирования живого вещества в биосфере – это биотический круговорот. В ходе его взаимодействуют три группы организмов: продуценты (зелёные растения и хемосинтезирующие бактерии, производящие первичное органическое вещество), консументы (растительноядные и хищные животные), редуценты (разлагающие мёртвое органическое вещество до минерального). Это непрерывный процесс, обеспечивающий глобальный цикл миграции химических элементов. Движущая сила биотического круговорота – солнечная энергия. Всё живое вещество в биосфере в ходе такого круговорота обновляется примерно за 8 лет. В океане вся масса живого вещества обновляется быстрее – за 33 дня, кислород атмосферы сменится за 2000 лет, а углекислый газ – за 6,3 года. Полное обновление воды в гидросфере может произойти за 2800 лет¹⁹.

К механизмам, обеспечивающим в конечном итоге устойчивость биосферы в целом, относят саморегуляцию популяций на видовом уровне. Биологический вид – это структурно многоплановая саморегулирующая система, состоящая из качественно неоднородных особей, образующих разного рода и ранга группировки.

Вид имеет пространственную организацию; он представляет собой совокупность популяций, являющихся формами существования вида, приспособленными к конкретным местным условиям. Образование экотипов и биологических рас, фазовых состояний и цикломорфоза – так осуществляется приспособление к разнообразным местных условий существования.. Воспроизводство популяций (и вида в целом) связано с поведением особей одного, а иногда и разных видов. Формы и темпы размножения обусловлены половой и возрастной структурами популяций.

Этологическая («социальная») организация популяции выражается в образовании группировок. Образ жизни может быть одиночным либо групповым.

Вид имеет иерархическую структуру, представляя собой популяцию высшего ранга, состоящую из популяций низших рангов.

Иерархически построенная пространственная структура вида придаёт ему целостность за счёт межпопуляционных связей—периодического или эпизодического обмена особями между популяциями. одного ранга. Это собой механизм стабилизации вида.

Внутрипопуляционная пространственная структура есть у каждой популяции и соответствует образу жизни вида и способу использования территории.

Для некоторых видов характерна групповая территориальность, внешне выраженная как плотные колониальные поселения птиц и млекопитающих.

Пространственная структура популяции меняется, особи могут пассивно или активно (кинезы, таксисы и миграции) перемещаться.

В некоторых популяциях чётко выражено ранжирование и доминирование особей, имеется сложная иерархия (например, у обезьян).

Динамика популяций связана с количественной стороной борьбы за существование. Она выражается в изменениях во времени числа составляющих ее индивидов, их возрастного, полового и генотипического составов²⁰.

Популяции представлены видами с разной жизненной стратегией. Широко известно выделение К- и r-стратегий. Первая связана с энергетическими затратами на поддержание жизнедеятельности взрослых особей, вторая – с затратами на размножение²¹.

Ещё один тип регуляции – это саморегуляция в биоценозах. Каждый биологический вид принадлежит к тому или иному «трофическому уровню» и соответственно занимает определенное место в круговороте веществ. Между пищей и потребителями возникают прямые и обратные связи, часто сложные. Симбиоз, комменсализм, отношения «хищник - жертва» и «паразит - хозяин», аменсализм, конкуренция, нейтрализм – вот различные типы взаимодействия между видами.

Биоценоз характеризуется малой степенью жесткости связей частей, не имеет четко программированного развития, не имеет чётких пространственных границ.

Регуляция потока веществ и энергии в биоценозе идёт через систему прямых и обратных пищевых связей, через пищевые сети. Со структурой этих сетей связана продуктивность ценоза и его устойчивость.

Второй механизм регуляции - это пространственная структура живого покрова, ярусность, мозаичность.

Ещё один механизм - межвидовая сигнализация во всех ее видах, она является частью общей системы связей²².

Устойчивость экосистем – не статическая, а динамическая. Гомеостаз (динамическое равновесие) экосистемы согласуется с принципом Ле Шателье, гласящим, что если на систему, находящуюся в равновесии, воздействовать извне, изменяя какое-нибудь из условий, то равновесие будет смещаться таким образом, чтобы уменьшить это изменение.

У биосферы есть предельная хозяйственная ёмкость. В пределах этой ёмкости биосфера и земные экосистемы способны восстановить нарушения среды (значения хозяйственной ёмкости и скорость восстановления зависят от типа ландшафта), то есть принцип Ле Шателье соблюдается. При превышении порога хозяйственной ёмкости устойчивость биоты нарушается, биотический круговорот размыкается, трансформируются экологические ниши и гибнут организмы²³.

Идея регуляции окружающей человека среды с помощью механизмов биоты получила название концепции биотической регуляции²⁴. Наряду со сторонниками эта теория имеет противников (приверженцытеории компенсации биотой негативных воздействий человечества), подвергается критике²⁵.

Помимо названной теории выделяют ещё несколько подходов к оценке устойчивости – работы К.К. Ребане (термодинамический подход к оценке устойчивости биосферы), Н.Н. Семёнова (энергетический подход), И.И. Гительзона (идея симбиотического пути развития человечества и природы).

Литература

1. Петров К.М. Общая экология: Взаимодействие общества и природы. СПб, 1998

2. Устойчивость природной среды (экосистем) в России // Web-Атлас Окружающая среда и здоровье населения России. / http://www.sci.aha.ru/ATL/ra21b.htm

3. Бродский А. К. Общая экология. М., 2008.

Вопросы для самоконтроля

1. Каковы внешние и внутренние факторы устойчивости биосферы?

2. Что такое биотический круговорот?

3. Приведите примеры внутривидовых и межвидовых механизмов саморегуляции.

4. Что такое концепция биотической регуляции?

Лекция № 5. Управление и самоорганизация.

Представления об управляемых системах связаны с разработками в сфере кибернетики – науки об управлении, основанной Норбертом Винером. Управление — это изменение состояния системы с помощью управляющих воздействий, направленных на достижение цели. Цель управления —перевод системы из исходного состояния в желаемое, она выражается через описание либо параметров конечного состояния, либо определённой линии поведения. Имеются и мешающие достижению цели воздействия, вследствие чего достижение цели происходит с некоторыми отклонениями.

Управляемые системы классифицируют по способу управления системой (в системе):

1) управляемые извне системы (без обратной связи, регулируемые, управляемые структурно, информационно или функционально);

2) управляемые изнутри (самоуправляемые или саморегулируемые - программно управляемые, регулируемые автоматически, адаптируемые и самоорганизующиеся);

3) с комбинированным управлением (автоматические, полуавтоматические, автоматизированные, организационные)²⁶.

Живые системы относят к самоуправляемым, в них управляющие воздействия реализуются не извне, а изнутри, самой системой. Здесь имеются две подсистемы, управляющая и исполнительная, соединённые каналами прямой и обратной связи друг с другом и со средой.

Науку о самоорганизации живых и неживых систем называют синергетикой. Определение этого термина, близкое к современному пониманию, ввёл Г. Хакен в 1977 году в своей книге «Синергетика». Предмет интересов данной сравнительно молодой науки лежит среди различных дисциплин.

Идеи синергетики разрабатываются в нескольких научных школах – в России, Бельгии, Германии, Франции и в рамках различных наук – математики, термодинамики, биофизики, теоретической истории и других. Среди направлений синергетики - теория динамического хаоса , теория детерминированного хаоса, теория фракталов, теория катастроф и лингвистическая синергетика и прогностика.

Диссипативная система (диссипативная структура) – это открытая система, функционирующая вдали от термодинамического равновесия. Она возникает при условии диссипации (рассеивания) поступающей извне энергии.

Примером такой системы является реакция Белоусова — Жаботинского, автоколебательная химическая реакция, окисление легкобромирующихся органических соединений броматом, катализируемое ионами металла. Подобные химические системы могут демонстрировать сложные формы поведения и поэтому становятся примерами сложных систем, на которых сегодня сосредоточено естествознание²⁷.

Илья Пригожин, всемирно известный бельгийский учёный, лауреат Нобелевской премии по химии 1977 года, создал нелинейную модель реакции Белоусова – Жаботинского, так называемый брюсселятор (от слов «Брюссель» и «осциллятор»). Брюсселятор, ставший основой описания диссипативных структур, является одной из самых известных математических моделей синергетики²⁸.

Современная синергетика рассматривает самоорганизующиеся системы как открытые системы в неравновесном состоянии, производящие интенсивный обмен веществом и энергией между подсистемами и между системой и средой. Эффектом самоорганизации является возникновение и взаимодействие подсистем более сложных в информационном отношении, чем элементы среды, из которых они появляются. Направленность процессов самоорганизации связана с внутренними свойствами подсистем и воздействием со стороны среды. Поведение системы в целом и её элементов является спонтанным²⁹.

Управление и самоорганизация в реальных системах, в частности, социальных, не исключают друг друга. Исследователи и практики говорят о необходимости одновременного учёта этих процессов³⁰.

Учёными описаны типы ситуаций взаимодействия управления и самоорганизации для социальных систем: «экспорт» энтропии управления в социум, энтропийно-негаэнтропийное синергетическое взаимодействие управления и самоорганизации, негаэнтропийно-энтропийный алгоритмический обмен неустойчивостями³¹.

Литература