Научная электронная библиотека

Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания

Методологический аспект технологии комплексной оценки экологической емкости территорий

Мусихина Е. А,

2.1. Природная система Иркутской области

Суть предлагаемой ниже пространственно-временной модели оценки ущерба рассмотрим на примере комплексной оценки природной среды территории Иркутской области.

Природная система территории Иркутской области состоит из конкретных, тесно взаимосвязанных в пространстве и времени подсистем: почвы, водные ресурсы, атмосферный воздух. Каждая из перечисленных подсистем иерархична (состоит из последовательно «вложенных» один в другой элементов), и фрактальна, а значит, обладает свойствами самоподобия в структурной организации пространственных элементов независимо от масштабного уровня в последовательном (ранжированном) ряду их размеров.

Учитывая иерархическую структурированность окружающей среды и адекватную ей структурированность времени, соответствующую различным уровням природной системы, перейдем к обоснованию теоретической модели оценки состояния природной среды территории Иркутской области.

Известно, что все фрактальные системы обладают свойством нелинейности [101, 140]. Это одно из фундаментальных свойств, характеризующих природные системы, формирование которых происходило в режиме самоорганизации.

Фрактальное расширение области воздействия на окружающую среду предопределяет также нелинейный характер затухания степени локального воздействия (от отдельно взятого города) при распространении его на постепенно увеличивающийся размер окружающего пространства. Интенсивность локального воздействия будет нелинейно уменьшаться с увеличением радиуса исследуемого пространства. Так, на локальных объектах степень воздействия чрезвычайно высока и носит дискретный (импульсный) характер. Далее она сначала резко, а затем постепенно нелинейно снижается, плавно переходя к значению, близкому к нулевому, на уровне области. Аккумуляция же энергии (жизненной силы) окружающей среды, обусловленная свойствами времени, будет максимальной именно на уровне области в целом и минимальной на уровне локального объекта (города). Таким образом, плотность воздействия находится в обратной зависимости от размеров пространственных элементов системы с соответствующим ходом времени, а аккумуляция энергии – в прямой зависимости.

Время исследуемой системы слагается из времен компонентов, ее составляющих. Причем темп хода времени у каждого компонента свой, определяемый его энергонасыщенностью или его энергетическим "вкладом" в обеспечение устойчивости среды как системы. Следовательно, чем выше энергонасыщенность, тем выше разрешающая способность, тем медленнее «течет» время, тем шире возможности адаптации к внешним воздействиям. Значит, время крупных форм рельефа будет определяющим для времени системы (более того, именно рельеф является параметром порядка), поскольку оно вмещает время всех других компонентов.

Известно, что энтропия возрастает с ростом числа подсистем, а противостоит ей именно плотность времени, следовательно, и плотность времени будет увеличиваться с увеличением числа подсистем [101]. Время одной подсистемы будет накладываться на другое, проникая одно в другое. Такая совместная работа времён различных подсистем помогает всей системе находиться в состоянии динамического равновесия до определенного предела.

Действия антропогенного характера коренным образом нарушают и темп хода времени, и плотность времени системы, особенно на локальном уровне. Разрешающая способность системы падает, фактически происходит уничтожение времени существующей системы.

Антропогенное воздействие распространяется от центра локального объекта, ввергая природную систему, по сути, в хаотическое состояние. Противостоящая ему плотность времени, наоборот, увеличивается с уменьшением масштаба, поскольку жизненная сила с увеличением пространственно-временного уровня возрастает, как и разрешающая способность системы, но удельная плотность ее уменьшается. Таким образом, энтропии в системе противостоит плотность времени (организованность системы), но лишь до определенного предела.

Антропогенное воздействие на локальном уровне часто носит импульсный характер и время не успевает «накапливаться» на данном уровне системы, поскольку накопители либо уничтожены (растительный покров), либо мигрировали (животный мир). Кроме того, происходит воздействие на темп хода времени и его плотность в рамках вышележащих уровней. А это значит, что, подойдя к порогу устойчивости, система просто перестанет «контролировать ситуацию». Следовательно, пересечение кривых плотности воздействия и аккумуляции энергии даст точку перехода количественных изменений системы в качественные и, тем самым, определит границу хаоса. Следовательно, именно здесь мы сможем получить данные, позволяющие прогнозировать дальнейшее поведение системы. И именно здесь, в рамках данного уровня, будет находиться та самая искомая точка (её можно назвать точкой сингулярности или бифуркации), определяющая порог устойчивости системы (рис. 2).

.

Рис. 2. Модельное соотношение графиков изменения степени воздействия на окружающую среду и количественной характеристики потенциальной энергии для самовосстановления природной системы (вертикальная ось, %) в условиях нелинейного роста размеров пространственных таксонов с соответствующим ходом времени (горизонтальная ось): S1 – площадь города, S2 – площадь круга, радиус которого больше радиуса города на 5 км, S3 – на 10 км, S4 – на 20 км.

Совершенно очевидно, что на уровнях, находящихся слева от точки, система сама не сможет вернуться к прежнему состоянию. Просто не хватит «жизненной силы» или «давления жизни» для восстановления ее в изначальном виде, поскольку коренным образом нарушается и темп хода, и плотность времени. Таким образом, без помощи человека системе здесь не справиться. Это значит, что здесь потребуется выполнение конкретного перечня мероприятий по восстановлению природной среды. В противном случае на этих уровнях произойдет деградация системы, необратимое изменение ее качественных характеристик.

Соответственно, данный уровень оптимален для оценки эколого-экономического ущерба, наносимого окружающей среде антропогенным воздействием и восстановительные (или предупредительные) работы, очевидно, следует производить, ориентируясь на предполагаемую точку перехода количественных изменений в качественные во избежание деградации системы в целом. Определение накопления количественных изменений само по себе является весьма сложной задачей (не всегда представляется возможность определить допустимую величину количественных изменений до перехода их в качественные). Для решения этой задачи также требуется построение работоспособной модели.