Природные системы

В регионах, не затронутых хозяйственной деятельностью лю­дей, существуют природные экологические системы, функцио­нирующие по определенным законам.

Промышленная или хозяйственная деятельность нарушает при­родное равновесие, в результате чего организуется природно-техническая экологическая система.

Задача специалистов, занимающихся вопросами промышлен­ной экологии, состоит в разработке и организации такого режима деятельности промышленных предприятий, при котором сохра­няются экологические законы природного равновесия.

Природные экологические системы

Основной природоохранный объект — природный ландшафт. По определению В.И.Вернадского, он представляет собой сово­купность взаимодействия четырех геосфер: атмосферы (воздуха), гидросферы (воды), литосферы (земли) и биосферы (животного и растительного мира).

Такая формация носит название природной экологической сис­темы.

В природных экосистемах наблюдается явление биогеоценоза.

Под биогеоценозом понимают совокупность однородных природ­ных явлений во всех сферах, составляющих природную экологическую систему.

Пример. Начало весны характеризуется повышением температуры (ат­мосфера), вскрытием рек ото льда (гидросфера), прилетом птиц и появ­лением первой растительности (биосфера).

Все явления биогеоценоза имеют особую специфику взаимо­действия и внутреннего диалектического единства. Они подчиня­ются определенным закономерностям своего развития.

Существует закон физико-химического единства живого веще­ства, сформулированный В. И. Вернадским: «Все живое вещество Земли физико-химически едино».

Это означает, что вещества или явления, вредные для одной части природы, не могут быть безразличными для другой ее части.

В экосистеме, как и в любом другом природном образовании, все входящие в него экологические компоненты функционально соот­ветствуют друг другу. Выпадение одной части системы неминуемо ведет к исключению всех других связанных с нею частей и к функ­циональному изменению внутреннего динамического равновесия.

Этот закон носит название закона экологической корреляции.

Действие закона объясняет явление скачкообразности в изме­нении экологической устойчивости. При достижении порога из­менения функциональной целостности происходит срыв (часто неожиданный) и экосистема теряет свойства надежности. Напри­мер, многократное увеличение концентрации загрязняющего ве­щества может не приводить к тяжелым последствиям, но затем ничтожная его добавка приведет к катастрофе.

Природная экологическая система относится к классу слож­ных систем. Ее особенность определяется рядом факторов:

• невозможностью строгого математического описания;

• наличием многих звеньев структурного состава;

• существованием значительного количества связей между от­дельными структурными звеньями.

Изучение многих явлений в природных экосистемах позволило сформулировать основные законы ее существования:

1. в природе реализуется замкнутый кругооборот веществ. Про­цессы производства и разложения, которые в ней протекают, сба­лансированы, т.е. отходы одних организмов служат средой обита­ния для других организмов;

2. в природных экологических системах около 90 % энергии расхо­дуется на разложение и возвращение веществ в биогеохимический кругооборот.

Одним из основных свойств природной экосистемы является ее надежность. Она складывается из таких понятий, как устойчи­вость, равновесие, живучесть и безопасность.

Устойчивость — это свойство, которое характеризует способ­ность системы:

• выдерживать изменения, которые создаются внешними тех­ногенными воздействиями;

• оказывать сопротивление антропогенным воздействиям;

• восстанавливаться после техногенного воздействия.

Равновесие — свойство экосистемы сохранять устойчивость в

пределах определенных границ при антропогенных изменениях.

Живучесть — свойство, характеризующее защитные силы эко­системы и проявляющееся в способности биогеоценозов к само­восстановлению.

Безопасность — свойство, определяющее риск потерь устойчи­вости, равновесия и живучести экосистемы.

Именно эти свойства нужно учитывать при определении коли­чественных показателей техногенного воздействия на природу.

Природно-технические экологические системы

Любое техническое сооружение, созданное человеком, тесно взаимодействует с природой. Техника (от греч. techno — искусст­во, мастерство) представляет собой совокупность средств и меха­низмов, используемых для осуществления производства или об­служивания потребностей общества.

Основное назначение техники — полная или частичная замена функций человека в целях повышения производительности или облегчения труда.

Современный период характеризуется бурным развитием тех­ники. За вторую половину XX в. человечество изобрело и создало технических средств больше, чем за все предыдущие века.

Техника и природа тесно взаимодействуют друг с другом. С по­мощью техники человек удовлетворяет многие свои потребности. Но техника оказывается главной причиной тех антропогенных изменений, которые происходят в природе и являются нежела­тельными для всех обитателей биосферы.

Под влиянием производственной деятельности образуется но­вая формация, которую определяют как техносферу Земли или природно-техническую геосистему. В ряде литературных источни­ков ее называют также эколого-экономической или социально- экономической системой.

Природно-техническая экосистема — это совокупность совмес­тно присутствующих и постоянно взаимодействующих между собой природных и промышленных объектов. Она формируется в результа­те человеческой деятельности.

Такие системы возникают в любом регионе. Строительство но­вых объектов, эксплуатация действующих инженерных сооруже­ний, функционирование заводов, электростанций — это все при­меры хозяйственной деятельности человека.

Она призвана удовлетворить определенные потребности совре­менного общества — обеспечить комфортные места проживания людей, добычу топливно-энергетических ресурсов, производство промышленной и продовольственной продукции и т.д.

Инженерные сооружения оказывают антропогенное влияние на природную среду и меняют условия ее существования.

Техногенные потоки, которые формируются в границах при- родно-технических систем, обладают кумулятивным свойством (т.е. накапливаются) и затем обусловливают увеличение масштаба ан­тропогенного воздействия на весь регион.

Величина антропогенного влияния зависит не от отдельного, пусть даже лимитирующего фактора, а от совокупности всех тех­ногенных факторов. К сожалению, часто не удается полностью учесть негативное воздействие антропогенных факторов на окру­жающую среду. Неадекватность расчетных моделей и реальность экологической обстановки в зоне промышленного освоения тер­риторий приводит к невосполнимым потерям биогеоценозов и природных ландшафтов.

При создании промышленных комплексов следует учитывать ос­новные законы изменения и функционирования природной среды.

Например, закон внутреннего динамического равновесия гласит: « Вещество, энергия, информация и динамические качества природных систем взаимосвязаны настолько, что любое изменение одного из этих показателей вызывает соответствующие функционально-структур­ные качественные или количественные перемены».

Этот закон имеет ряд следствий:

• любое изменение среды неизбежно приводит к развитию при­родных цепных реакций, направленных в сторону нейтрализации произведенного воздействия, или вызывающих формирование новых природных систем, образование которых может принять необратимый характер;

• взаимодействие вещественных и энергетических компонен­тов в природных системах количественно не линейно, т.е. слабое воздействие одного из показателей может вызвать сильные откло­нения или изменения во всей системе в целом;

• любое местное преобразование природы может вызвать гло­бальные ответные реакции в биосфере.

Законы, характеризующие природно-техническую систему, отличаются от законов природных экологических систем и фор­мулируются следующим образом:

1. в процессах промышленного производства значительное коли­чество материальных ресурсов переходит в отходы;

2. основное количество вырабатываемой энергии используется в сфере производства и потребления.

Анализ эколого-экономических систем свидетельствует об их глубокой специфичности и отличии от природных систем. Эти особенности заключаются в следующем:

• неадекватность поведения естественных и искусственных объектов, составляющих единую природно-техническую систему;

• многомерность и разнообразие протекающих в системе про­изводственных и природных деградационных процессов;

• принципиальная невозможность применения методов опти­мизации по экономическим критериям.