Понятие о биосферный ресурс

Чрезвычайно важным в ресурсно-экологическом подходе к решению задач устойчивого развития общества является понятие биосферного ресурса. С практической точки зрения также важно разработать математические модели и методики, позволяющие определять количественные параметры и характеристики биосферного ресурса.

Понимая и связывая возможность устойчивого развития общества с устойчивым развитием окружающей его природной среды определим понятие биосферного ресурса как предельную потенциальную способность всех компонентов природы, всех ее экологических систем и действующих в них естественных природных защитных механизмов, позволяющих ей (природе) противостоять антропогенному воздействию на нее, не допуская деградации, а напротив, сохраняя эволюционное и конструктивное (в понимании цивилизованного человечества) развитие.

Вместе с тем необходимо признать, что устоявшегося и утвердившегося в среде ученых и специалистов понятия «биосферный ресурс» еще не выработано.

Автор настоящего пособия полагает, что главными факторами в поддержании высокого потенциала биосферного ресурса являются сохранность и работоспособность природных защитных механизмов саморегуляции (в том числе и самоочищения), с помощью которых природа способна либо преодолевать, либо без ущербов для себя приспосабливаться к действующим антропогенным воздействиям (в том числе и к всевозможным загрязнениям). При этом необходимо признать, что в основе нарушения самих природных защитных механизмов саморегуляции находится не только прямое воздействие человека на природные инструменты поддержания устойчивости биосферы: вырубка лесов, уничтожение отдельных видов животных и растений и т.д. (так называемый перепромысел всех ресурсов, их чрезмерное потребление), но и косвенное воздействие, выражающееся в различных видах антропогенного загрязнения природной среды. То есть с точки зрения автора перманентное чрезмерное загрязнение среды можно и нужно рассматривать тоже в качестве фактора, оказывающего влияние на оценку состояния защитных механизмов природы.

Как отмечается в учебном пособии [9]:

«Решение вопроса, что является мерой устойчивости биосферы, требует более глубокого изучения и исследования биосферных процессов. И в самом начале этих исследований возникает огромное число неясностей в кардинальных вопросах теоретической экологии. Например, как соотносятся микро-, мезо- и макроэкосистемы между собой и с биосферой в целом. Приведем по этому поводу рассуждения авторитетного эколога, нашего соотечественника Н.Ф. Реймерса [10]: «Как ни странно, роль даже крупных экосистем в общей их иерархии практически неизвестна. К удивлению, и соотношение геосистем суши и океана в общей интеграции биосферы как функционального образования лежит за рамками точного знания. Никто не знает пределов надежности конкретных природных систем, их буферности и инерционности. Сложилась парадоксальная ситуация: люди не ведают размеров пирога, который едят, и даже того, не живут ли они уже за счет мертвого, разлагающегося тела природы, а не прогрессирующих экосистем. Сколько уже "съедено" и сколько осталось? - вопрос без ответа.

Где край экологической пропасти или перед нами пологий склон? Какова обратимость наблюдаемых явлений?»

Приведенная цитата отражает проблемы современной теоретической экологии. До настоящего времени эта наука не вышла на уровень достойной математизации ее основных законов и практических выводов.

Современный уровень развития науки не располагает знаниями о механизмах и функциях природы и, как не без изящества отметил Н.Ф. Реймерс, "подобно человеку, незнакомому с устройством часов, но желающему их починить, легко вредим природным процессам, пытаясь их улучшить".

Сложность объекта не остановила исследования в направлении разработки математических моделей природных процессов. Еще в 70-х годах XX в. к изучению биогеохимических циклов были применены методы системного подхода. Английский химик Джеймс Лавлок и американский микробиолог Линн Маргулис привлекли для объяснения химической неравномерности атмосферы Земли гипотезу Геи, согласно которой Земля является саморегулирующейся системой, созданной биотой и окружающей ее средой, способной сохранять химический состав биосферы и тем самым поддерживать благоприятное для жизни постоянство климата.

Представление о содержании исследований в области разработки математических моделей функционирования отдельных экосистем и биосферы в целом, проблемах, возникающих у ученых на этом поприще и основных подходах их разрешения дает книга Г.Ю. Ризниченко «Экология математическая» [ 11 ].

В описании общесистемного подхода к моделированию экологических систем автор монографии [11].отмечает следующее:

«Любая экосистема состоит из нелинейно взаимодействующих подсистем, которые можно упорядочить в некоторую иерархическую структуру. По мере объединения компонентов, или подмножеств, в более крупные функциональные единицы, у этих новых единиц возникают свойства, отсутствующие у составляющих ее компонентов. Такие качественно новые "эмерджентные" свойства экологического уровня или экологической единицы не являются простой суммой свойств компонентов. Следствием является невозможность изучения динамики сложных экосистем путем их иерархического расчленения на подсистемы и последующего изолированного изучения этих подсистем, поскольку при этом неизбежно утрачиваются свойства, определяемые целостностью изучаемой системы.

Воздействие внешних факторов на экологическую систему также нельзя рассматривать независимо друг от друга, так как комбинированное действие нельзя свести к сумме действующих факторов. Тем более сложной задачей является количественное описание реакции сложной системы на комплексное воздействие различных факторов.

Все эти обстоятельства приводят к невозможности описать сложные экосистемы с помощью простых редуцированных "механизменных" моделей. Необходимы либо сложные имитационные модели, объединяющие в одну сложную систему на модельном уровне знания об элементах системы и типах их взаимодействия, либо упрощенные интегрированные модели типа "воздействие - отклик", интегрирующие данные большого числа наблюдений над экосистемой».

Более подробно вопросы математической экологии рассматриваются в специальных курсах магистерских программ обучения.