Свойства геоэкологических систем

Системный характер проблем геоэкологии.

Основные особенности взаимодействия человека и природы.

* Существование и развитие человечества основано на постоян­ном использовании природных ресурсов экосферы (биологичес­ких, почвенных, земельных, водных, минеральных) и ее про­странства, а также ее систем жизнеобеспечения (геоэкологичес­ких «услуг»).

* В процессе своей деятельности человечество во все большей сте­пени влияет на системы жизнеобеспечения Земли.

* В процессе развития человечества взаимодействие человека и природы началось в пределах биосферы, пришло в гидросферу, продолжилось в литосфере и в атмосфере, охватив тем самым всю экосферу.

* Использование природных ресурсов и систем жизнеобеспечения приводило к геоэкологическим кризисам. Частные, или локальные, геоэкологические кризисы - неизбежная осо­бенность системы взаимоотношений природы и человеческого общества.

* Ресурсы и размеры экосферы, как и мощность систем ее жизне­обеспечения, ограничены. Очевидна не­избежность глобального геоэкологического кризиса, связанного с противоречием между ограниченными ресурсами и размерами Земли и возрастающими потребностями человека.

Система - вещественно-энергетическая совокупность взаимосвязан­ных компонентов, объединенных прямыми и обратными связями в неко­торое единство. Геоэкологические проблемы носят, как правило, системный характер. Геоэкологические системы это, как правило, сложные саморегули­руемые и самоорганизующиеся системы. Существуют системы закры­тые, когда не происходит обмен веществом, энергией, информацией через их внешние границы, и системы открытые. Естественные природно-территориальные системы (ландшафты) - как пра­вило, закрытые, с высокой степенью сбалансированности их компонен­тов. По мере усиления антропогенного воздействия их сбалансирован­ность снижается, а степень открытости увеличивается.

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

Приме­р прямой связи. Неравномерное нагревание Земли на раз­личных широтах вследствие наклона земной оси к плоскости движения Земли вокруг Солнца вызывает меридиональную циркуляцию атмосферы. При этом, чем больше наклон оси, тем не равномернее нагревание и, следовательно, интенсивнее циркуляция. Это прямая связь.

Пример отрицательной обратной связи. Известно, что чем температура воздуха выше, тем интенсивнее фотосинтез. Это приводит к увеличе­нию поглощения растительностью содержащегося в атмосфере углекис­лого газа, а значит, к уменьшению парникового эффекта и, следователь­но, в конечном итоге, к понижению температуры воздуха.

2. Отличительная особенность экосферы — наличие гомеостаза, т.е. со­стояния внутреннего динамического равновесия системы, поддерживаемо­го регулярным возобновлением ее структур, вещественно-энергетического состава и постоянной функциональной саморегуляцией ее компонентов.

Пример. 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.

3. Линейные и нелинейные процессы. Многие процессы в геоэкологических системах нелинейны, т.е. малое приращение фактора может приводить к непропорционально большим (или непропорционально малым) изменениям результата. Во многих случаях в природно-общественных системах 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 на внешние возмущения.

В геоэкологии часто встречается такой тип связи между воздействи­ем и результатом, когда постепенные, относительно плавные воздействия на систему или ее часть приводят к столь же постепенному накоплению изменений состояния системы. Такие изменения американский социолог М. Гланц называет ползучими (линейными).

Например. Деградация почв вследствие эрозии в большинстве случаев постепенна, каждый день (или год) приносит незначительные и потому малозаметные изменения, но через несколько десятилетий после нача­ла сельскохозяйственного освоения какой-либо территории природное плодородие почвы оказывается уже намного меньше первоначального или даже катастрофически низким.

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. Холдингу, это способность системы переходить из од­ного устойчивого состояния в другое). В более общем случае можно сказать, что геоэкологические системы подчиняются принципу Ле-Шателье: внеш­нее воздействие, выводящее систему из равновесия, вызывает в ней процес­сы, стремящиеся ослабить результаты этого воздействия.

Сложность геоэкологических систем приводит к возникновению сложных проблем системного характера, отличающихся следующими чертами:

• взаимодействие естественных и общественных процессов и за­кономерностей;

• междисциплинарность, требующая интеграции различных наук;

• множество пользователей ресурса или системы, зачастую с различными интересами;

• многие критерии носят качественный характер и тем более не могут исчисляться в денежном выражении;

• одновременно встречаются явления хорошо и плохо описываемые количественно;

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

Таким образом, мы рассмотрели геоэкологию как науку об интеграции геосфер и общества.

Вопросы для повторения.

1.Предмет изучения геоэкологии.

2.Экосфера-основной термин геоэкологии.

3.Геоэкология и природопользование: сходство и различие.

4.Дать определение природным ресурсам и экологическим услугам. 5.Охарактеризовать этапы взаимодействия экосферы и общества.

6.Перечислить особенности взаимодействия природы и общества.

7.Гомеостаз и примеры его проявления в природе.

8.Привести примеры прямых, обратных, линейных связей между компонентами в геоэкологии.

9.Особенности проблем геоэкологии.

Дата добавления: 2014-01-07