Демографическая революция и будущее человечества Осипова Н.А. ЛЕКЦИЯ 2
advertisement
ЛЕКЦИЯ 2 Демографическая революция и будущее человечества Осипова Н.А. Магистерская программа «Экология и природопользование» О.Н. Яницкий. Концепция «всеобщего риска» Россия представляет собой рискогенное общество, в котором опасности природного и техногенного происхождения соединяются с рисками и опасностями социогенного характера. Общество риска нестабильно в социальном, политическом, экономическом и других отношениях На слайде 2 показан рост населения в процентном значении на протяжении последних 200 лет, усредненном для разных стран. Более пологие кривые - 1-4 - это развитые страны, в том числе и Россия; кривые 5-7, соответствующие развивающимся странам, проходят по такой же траектории, только на 50 лет позднее, но в два раза быстрее. Кривая 8 отображает процесс для мира в целом, и мы сейчас находимся в точке перегиба этой кривой. Системный анализ для исследования сложных систем «Чтобы обеспечить безопасность, надо внимательно следить за изменением системных свойств нашего мира» Системный анализ позволяет достичь понимания степени целостности природы и взаимосвязанности разнообразных и внешне независимых процессов • МЕТОД СИСТЕМНОГО АНАЛИЗА состоит в целостном восприятии объекта исследования и всестороннем анализе связей между отдельными элементами в рамках широкого целого. • Системные свойства связаны с тем, что у сложной системы, у целого, могут появиться качества, которыми не обладают части. В нынешнем, быстро развивающемся мире создаются и уничтожаются сотни и тысячи новых причинно-следственных связей. • Длинная цепь таких связей может привести к тому, что объект начинает вести себя парадоксальным образом. • Кибернетика ввела принципиально важное понятие обратной связи и показала, что мы живем в мире систем. При этом принципиальными становятся взаимодействия, механизмы, взаимосвязи, благодаря которым у целого как у совокупности элементов появляются свойства, которыми отдельные элементы не обладают. ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДОВ СИСТЕМНОГО АНАЛИЗА • Метод системного анализа применим для описания больших открытых систем, находящихся во взаимодействии с внешней средой, таких как биосфера, регион, предприятие. Динамика биосферы зависит от взаимодействия экономических, технических, политических, социальных факторов. В последние годы метод системного анализа стал применяться для решения таких проблем окружающей среды и общества, как загрязнение окружающей среды, экономический анализ региона, функционирование предприятий, и др. Исследование развития больших систем основывается на анализе и прогнозировании характеристик системы на определенный момент. УПРОЩЕННАЯ МОДЕЛЬ СИСТЕМЫ • Всякая большая система обладает структурой - организацией связей и отношений между элементами этой системы, составом этих элементов, наделенных определенными функциями. • Систему отделяет от окружения заметная граница • Воздействия, идущие от окружения, определяются как «вход». • Воздействие системы на окружение, определяется как «выход». • Между входами и выходами системы происходит определенное взаимодействие. • Система в совокупности с сигналами на входе и выходе образует контур. • Характер воздействия на входах модифицируется посредством ОБРАТНОЙ СВЯЗИ через воздействие на выходах. • I. Системы с обратными связями. • Система – взаимосвязанная совокупность элементов, нечто большее, чем сумма ее составляющих. • Контур обратной связи – замкнутая цепь причинных связей. • Контур положительной обратной связи – цепь причинно-следственных связей, в которой увеличение любого из элементов контура вызывает последовательность изменений, которая еще больше увеличивает исходный элемент (саморазгоняющаяся обратная связь) Положительная связь • Связь между событиями покажем простой стрелкой . Простейший случай – два события (причина следствие), что отражается следующей записью АВ. Знак «плюс» около конца стрелки указывает, что увеличение (или уменьшение) одного параметры системы вызывает увеличение (или уменьшение) другого параметра . ОТРИЦАТЕЛЬНАЯ СВЯЗЬ • Знак «минус» около конца стрелки указывает, что увеличение (или уменьшение) одного параметра вызывает изменение другого параметра в противоположном направлении ОБРАТНАЯ СВЯЗЬ • Как правило, между двумя и более событиями возникает не только прямая, но и обратная связь. Тогда говорят, что два или группа событий образуют контур обратной связи. • Понятие ОБРАТНАЯ СВЯЗЬ (feed back) является центральным понятием системного анализа– обратное воздействие результатов управления системой на процесс этого управления. Контур положительной обратной связи • Контур положительной обратной связи генерирует все ускоряющийся рост. • Система с положительной обратной связью неустойчива. • ПОЛОЖИТЕЛЬНАЯ – не значит благоприятная. Она может быть как добродетельной (рост числа дрожжевых клеток в тесте, накопление денег на счете в банке), так и порочной (массовое появление сельско-хозяйственных вредителей в почве, размножение вируса гриппа, рост числа боеголовок). • • Это зависит от того, желателен ли рост. Как видно из приведенных примеров, он желателен при одних обстоятельствах и нежелателен при других. Примеры обратной связи легко найти в природе, обществе, экономике, политике, и т.д. Контур отрицательной обратной связи • Контур отрицательной обратной связи стремится ограничить рост, не позволяет системе выйти за допустимые пределы или возвращает ее в устойчивое состояние • ОТРИЦАТЕЛЬНАЯ ОБРАТНАЯ СВЯЗЬ в контуре показывает, что внешнее возмущение не выводит ее из состояний установившегося квазиравновесия. Система с отрицательной обратной связью устойчива. • Классический пример отрицательной обратной связи в природе – явление гомеостаза • Гомеостаз – устойчивое состояние равновесия открытой системы, относительное динамическое постоянство состава и свойств внутренней среды, устойчивость основных физиологических функций организма Урожайность “+” Внесение удобрений Разрушение ППК “+” Рис. 2а. Положительная обратная связь. Истощение прородно-почвенного комплекса при внесении удобрений “-” Численность “-” Стойкость Смертность “-” Плодовитость “-” Рис. 2б. Гомеостаз - пример устойчивой отрицательной связи в ненарушенных экосистемах (естественная саморегуляция численности) • В реальной сложной системе можно выделить несколько последовательно и параллельно связанных между собой контуров положительной и отрицательной обратной связи. • ПРИМЕР1. Какой тип обратной связи существует между нищетой и численностью населения в слаборазвитых странах? • «У богатых прибавляются деньги, а у бедных - дети»(старая поговорка) • Рост численности населения замедляет рост промышленного капитала вследствие возрастающих расходов на содержание школ, больниц, добычу ресурсов и удовлетворение жизненно важных потребностей населения, уменьшая тем самым инвестиции в промышленность. • Нищета способствует непрерывному росту численности населения, так как сохраняются условия для низкого уровня образования, здравоохранения, отсутствия планирования семьи и свободы выбора. • Единственный путь выхода из нищеты в этих странах видят в создании больших семей, надеясь, что дети помогут родителям своим заработком или трудом. • ПРИМЕР 2. Какой тип обратной связи реализуется в системе, элементами которой являются травяной покров и травоядные животные • Во всем мире пространства, покрытые травянистой растительностью, служат местами обитания травоядных животных: оленей, бизонов, антилоп, кенгуру. Когда трава съедается, оставшиеся стебли и корни забирают из почвы больше воды и питательных веществ, и трава разрастается еще больше.. • Численность травоядных животных регулируется хищниками и сезонными миграциями • При этом экосистема не разрушается. Но если хищники отсутствуют, или если миграции не происходит, или если данное пастбище перегружено, то разрастающаяся популяция травоядных животных может съесть траву до самых корней. “+” антропогенный выброс CO 2 Атмосферный CO 2 Океанический CO 2 “-” “+” антропогенный выброс CO 2 Атмосферный CO 2 CO 2 В разрушенной биоте “+” Снижение массы биоты Рис. 3. Нарушение предела устойчивости биосферы смена устойчивых “-” связей на неустойчивые “+” связи Объяснение устойчивости биосферы с позиций системного анализа • Устойчивость системы – способность сохранять движение по намеченной траектории, несмотря на воздействующие на нее возмущения. Развитие биосферы характеризуется крайней неустойчивостью. Как удерживаются параметры биосферы в пределах, позволяющих сохраняться живому веществу? Хозяйственная емкость биосферы • - предельно допустимое антропогенное воздействие на биосферу, превышение которого переводит ее в возмущенное состояние и со временем должно вызвать в ней необратимые деградационные процессы. Чистая первичная продукция (продукция растений суши или потребляемый поток поступающей энергии, используя все известные источники ее получения и технологии производства, в соответствии с распределением потоков энергии по размерам консументов, в ненарушенной биоте распределяется следующим образом: 90 % потребляется микроорганизмами, бактериями и грибами, 9 % насекомыми, 1 % - крупными животными, в том числе человеком. УСТОЙЧИВОСТЬ БИОСФЕРЫ • Биота компенсирует возмущение окружающей среды, обеспечивает регуляцию и стабилизацию. 1 % ЧПП (чистой первичной продукции биоты) расходуется крупными животными и человеком. Нарушение устойчивости биосферы Человек потребляет до 40 % ЧПП, чем превысил хозяйственную емкость биосферы. УСТОЙЧИВОСТЬ БИОСФЕРЫ Все виды биоты сохраняют генетическое постоянство и устойчивость в течение геологических периодов времени. Глобальные переходы из одного состояния устойчивости в другое очень длительны Нарушение устойчивости биосферы При быстрых антропогенных возмущениях окружающей среды скорости разрушения естественных экосистем и исчезновение видов превышает на порядок когда-либо наблюдавшиеся на Земле. УСТОЙЧИВОСТЬ БИОСФЕРЫ • Невозмущенная биота поглощает избыток углекислого газа в атмосфере от антропогенных источников Нарушение устойчивости биосферы Биота суши утратила эту возможность, поступление углекислого газа из разрушенной биоты суши пропорционально индустриальным выбросам • Таким образом, биосфера с включенной в нее цивилизацией находится в зоне перехода от превышения порога возмущения до катастрофического порога разрушения. При этом процесс развивается в сторону состояния катастрофы, когда в результате скачкообразного изменения структуры и функций и включения положительных обратных связей происходит разрушение биоты и окружающей среды и становится невозможным возвращение к устойчивому состоянию биоты и окружающей среды.
