УДК 577.4.001.57 Добровольський В.В.

Проблеми моделювання системи "Природа - Людство"

1. Актуальність проблеми.

Кожен відчуває значне погіршення стану навколишнього середовища в останні роки: збільшується забруднення води і повітря, поширюються традиційні хвороби та поновлюються раніш "переможені", все більше бруду та сміття навколо житла та таке інше.

Не краще становище і в масштабах планети: збільшується кислотність опадів, "лихоманить" погоду, зменшується потужність захисного озонового прошарку в атмосфері, підвищується рівень радіації літосфери та світового океану. Все частіше чуємо про наближення глобальної екологічної катастрофи. Вчені, політичні діячі, міжнародні організації обговорюють реальність загрози та можливі шляхи порятунку людства.

Аналіз сучасної ситуації в світі здійснено на конференції ООН по навколишньому середовищу і розвитку в Ріо-де-Жанейро (1992 рік). Вперше політичним діячам довелося прийняти рішення про необхідність зміни світогляду людства. Вони визнали, що ідеал економічно розвинутих країн, високий рівень життя і могутність меншості недосяжні для країн Азії, Африки і Латинської Америки. Неможливо всім країнам рухатись по шляху, котрим розвинені держави прийшли до свого добробуту. Природа не витримає такого росту споживання.

В зв'язку з цим конференція в Ріо проголосила необхідність переходу на рейки сталого розвитку, який забезпечить необхідний баланс між вирішенням соціально-економічних задач і збереженням навколишнього середовища, задоволення головних життєвих потреб сучасного покоління із збереженням таких можливостей для майбутніх поколінь.

Оцінка антропогенного впливу на екологічні негаразди фахівцями неоднозначна. Одні вважають, що негативні зміни є наслідком людської діяльності, яка досягла розмірів набагато більших, ніж рівень природних процесів. Наприклад, в США гірнича промисловість разом з будівельною за рік переміщує 7,6 млрд. тонн твердої речовини, в той час як природні процеси переміщують не більше одного мільярда тонн [1]. Автомобілі викидають в атмосферу з відпрацьованими газами сполук свинцю в 28 разів більше, ніж викидається їх внаслідок вивержень вулканів, ерозії та інших природних явищ. Іще в 70-ті роки людство виробляло в 2000 разів більше відходів органічного походження, ніж вся біосфера [2]. Зараз цю цифру треба майже подвоїти.

Інші дослідники вважають техногенний вплив не вирішальним і наводять не менш переконливі цифри [3, 4]. Наприклад, зміна глобальної температури поверхневого шару атмосфери внаслідок антропогенних факторів вимірюється частками градуса, в той час як природний парниковий ефект підвищує цю температуру на 30 градусів [5].

Можливість появи таких діаметрально протилежних тлумачень відображає складність процесів, які відбуваються на планеті, і недостатність людських знань про них, тому на шляху до екологічної безпеки людства ще багато загадок (механізм регулювання постійної кількості кисню в атмосфері, малий вплив знищення лісів на рівень оксидів вуглецю в повітрі та інше) [3]. Ніхто сьогодні чітко не уявляє, як поведе себе далі біосфера і що робити для запобігання глобальній екологічній кризі.

Видатний вчений-космолог М.М.Моісєєв пише, що сучасні "привласнюючі" цивілізації вичерпали свої можливості і людству даються дві альтернативи: або жити по-старому, або перейти до нового типу цивілізації.

В першому випадку його чекає планетарна екологічна криза, боротьба за ресурси, котрих на всіх не вистачить, тоталітарне управління "золотого мільярда" (перші прояви котрого ми спостерігаємо уже зараз) і врешті-решт деградація та зникнення людини як біологічного виду.

Друга альтернатива: людство, спираючись на колективний розум, знайде шлях до створення суспільства, здатного до сумісного розвитку з біосферою, тобто зможе перейти в епоху ноосфери (сфери розуму) - блакитної мрії В.І.Вернадського [2].

Третій сценарій прогнозують В.А.Зубаков і І.Малахов [6, 7]. У наступному столітті техносфера повністю витіснить біосферу. Людина як біологічний вид існувати не зможе. На зміну йому прийде симбіоз людського інтелекту з штучним біокібернетичним творінням, тобто кіборг.

Наведені та інші варіанти подальшого розвитку біосфери і людства побудовані на філософських посилках без необхідних математичних обгрунтувань. Справа в тому, що система "природа - людство" являє собою суперскладну систему з надзвичайно великою кількістю складових, взаємовплив яких в більшості випадків ще не з'ясовано. Тому серед проблем, які стоять перед сучасною наукою, дві вважаються найактуальнішими - створення глобальної моделі біосфери, необхідної для прогнозування поведінки системи "природа - людство", і поповнення знань про природні процеси в умовах антропогенного тиску. Вирішення цих проблем потребує консолідації зусиль наукових колективів різних країн, координації експериментальних і теоретичних розробок, виділення великих матеріальних коштів, що маловірогідно в найближчі роки.

За цих умов актуальним є виконання попередніх досліджень, головним чином методологічного характеру, необхідних як експериментаторам, так і розробникам моделей. Одним з таких питань є задача про зв'язки між складовими екосистем різного рівня.

2. Екосистеми.

Системний підхід до вивчення, аналізу і синтезу широко використовується в різних галузях людської діяльності. Поняття "екосистема" вперше використав А. Тенслі у 1935 році. В сьогоднішньому уявленні екосистема - це сукупність взаємопов'язаних складових компонентів живої і неживої природи, об'єднаних загальною територією та умовами існування.

В залежності від розмірів екосистеми можуть бути дуже різними - від планетарної гіперсистеми до локальної в межах невеличкого острова, ставка чи хутора. Оскільки всі екосистеми відносяться до систем відкритого типу, то кожна екосистема повинна розглядатися як складова системи більш вищого (наступного за ранжуванням) рівня, тобто підсистемою.

Взаємодії підсистеми з системою характеризуються зовнішніми зв'язками (для системи вони будуть внутрішніми). При цьому внутрішні зв'язки всередині підсистеми не розглядаються, вона уявляється як "чорний ящик", будова якого нас не цікавить.