7. Системный подход и моделирование в экологии

Системный подход в экологии обусловил формирование це­лого направления, ставшего ее самостоятельной отраслью, — системной экологии. Системный подход —это направление в методологии познания объектов как систем. Система— это множество взаимосвязанных элементов, образующих опреде­ленную целостность, единство. Ее состав, структуру и свойст­ва изучают посредством системного анализа, являющегося ос­новой системного подхода. Техническая основа системного ана­лиза — современные ЭВМ и информационные системы.

Основными системными принципами являются: целост­ность, структурность, взаимозависимость системы и среды, ие­рархичность, множественность описания каждой системы. Це­лостность — обобщенная характеристика системы, свойства ко­торой несводимы к сумме свойств ее элементов и невыводимы из этих свойств (целостность организмов более полной будет в популяции, популяции — в биоценозе и т.д.). Структурность — установление структуры и взаимозависимости структурных эле­ментов, обусловленности поведения системы ее структурой (структура биоценоза, трофическая структура экосистемы и др.). Взаимозависимость системы и среды выражается в формиро­вании и проявлении ее свойств в результате этого взаимодей­ствия (взаимодействие биоценоза и биотопа, популяций в био­ценозе и т.п.). Иерархичность — это когда каждый компонент системы может рассматриваться как самостоятельная система, а сама исследуемая система является составной частью более широкой системы (уровни биологической организации, вплоть до глобальной системы — биосферы). Экосистемы — это весь­ма сложные самоорганизующиеся и целенаправленные, со сложной иерархической структурой системы, требующие мно­жественного описания каждой системы, для чего необходимо широкое использование моделирования.

Модель — это вспомогательный объект, находящийся в оп­ределенном объективном соответствии с познаваемым ориги­налом и способный замещать его на отдельных этапах позна­ния. Моделирование —- это разработка, исследование модели и распространение модельной информации на оригинал (Лис­па, 1982). В экологии наиболее широкое применение нашло математическое моделирование.

Математические модели экосистем В.Д.Федоров и Т.Г. Гильманов (1980) разделяют на модели популяционного, биоценотического и экосистемного уровней. Популяционныемо­дели описывают особенности отдельных популяций, отражают их свойства и внутреннее закономерности: модели, позволяю­щие оценить динамику численности и возрастного состава по­пуляций в зависимости от рождаемости и смертности, задан­ных как функции лишь от общей плотности и возрастного со­става популяций. Модели биоценотического уровня задаются как системы уравнений, отражающих динамику биоценоза как функцию плотностей составляющих его популяций. Модели эко­системного уровня представляют собой системы уравнений, в число аргументов которых включены как внутренние перемен­ные состояния, так и внешние факторы воздействия и целост­ные свойства экосистем. Они учитывают и роль обратных свя­зей в функционировании систем.

Географический детерминизм (фатализм) и географический индетерминизм (нигилизм)

В широком смысле детерминизм — философ­ское понятие, в основе которого лежит латин­ское слово determinare— определять. Оно оз­начает закономерную взаимосвязь, взаимо­зависимость и причинную обусловленность различных явлений. Наряду с другими наука­ми детерминизм широко используется и в гео­графии. Более того, идеи детерминизма, мож­но сказать, пронизывают всю географическую науку, для которой взаимозависимость между многообразием различных явлений и процес­сов особенно важна.

Однако, когда говорят о географическом де­терминизме, обычно имеют в виду особый ас­пект такой взаимозависимости — преувеличение роли географической среды, географического фактора (географического положения, рельефа, климата, гидрографии, почв, растительности) в развитии человеческого общества. При таком подходе,-- отмечает Ю. Г. Липец,-- своеобра­зие демографических, экономических, социаль­ных, этнических, политических процессов, бы­товые привычки и трудовые навыки, стереотипы поведения и стили жизни находили свое истол­кование как производные тех или иных естест­венных условий и природных ресурсов.

Исторически географический детерминизм (Н. Н. Баранский называл его географическим фатализмом) зародился еще на заре развития географии и затем на протяжении почти двух с половиной тысяч лет был едва ли не господст­вующей идеей. По отношению к Древнему ми­ру и средним векам объяснить это не составляет большого труда. Но живучесть географиче­ского фатализма ярко проявилась и в новое время, т. е. в XVIII и XIX вв.

В XVIII в. во Франции, уже в эпоху Просвещения, Шарль Монтескье писал, что «власть климата сильнее всех властей». В XIX в. в той же Франции Элизе Реклю говорил о зависимости общества - вплоть до форм государственной власти - от определяющего влияния природы. В Германии в XIX в. географический фа­тализм нашел отражение в произведениях видных ученых-географов Карла Риттера, Фридриха Ратцеля (автор «Антропогеографии»), Альфреда Геттнера. В значительной мере под влиянием французской и не­мецкой географических школ он получил распростра­нение и в России. В США уже в XX в. большую дань географическому фатализму принесли теоретики гео­графии Ричард Хартшорн и Элеворт Хантингтон. Для последнего было характерно столь сильное преувели­чение роли климата, что Ю. Г. Саушкин метко назвал его концепцию климатическим детерминизмом.

С течением времени, по мере развития и уг­лубления научного знания, позиции географи­ческого фатализма стали ослабевать. Еще в конце XIX в. во французской школе географии человека (Видаль де л а Блаш, Эмманюэль Мар-тонн, Альберт Деманжон) зародился так назы­ваемый поссибилизм (от франц. роззПлШё -возможность), отрицавший крайние формы фа­тализма и исходивший из того, что природная среда действительно создает возможности, предпосылки для формирования культурных ландшафтов как определенного итога челове­ческой деятельности, но их использование за­висит в первую очередь от самого человека. Поссибилизм распространен и в наши дни.

И тем не менее еще шире распространено другое течение географического фатализма, которое получило наименование инвайронментализма (от англ. епу!гоптеп1; — среда, окру­жение). Оно по-прежнему ставит развитие и размещение хозяйства в сильную зависимость от природных условий и ресурсов.

Характерно, что географический фатализм в наши дни особенно чувствуется в школьных учебниках гео­графии Запада, многие из которых возвращают нас прямо-таки к временам откровенного «климатическо­го детерминизма». Например, в большинстве учебни­ков США Советский Союз и Россию (по крайней мере, до недавнего времени) обычно представляли как страну вечного холода - какое-то подобие Гренлан­дии или Аляски. Суровым климатом и капризами природы объясняли многие наши трудности, недос­татки и просчеты, например, неурожай и недостаток зерна. И уж конечно победителем фашистских войск под Москвой в 1941 г. оказывался «генерал Зима».

Недооценку влияния географической среды на жизнь и деятельность людей в научной лите­ратуре обычно называют географическим инде- терминизмом (по Н. Н. Баранскому, это геогра­фический нигилизм). Недооценка, недоучет роли природных условий и ресурсов имели и имеют место в географических школах стран Запада. Но, пожалуй, особенно сильно они проявились в отечественной географии, в течение десятилетий исходившей из широко известного постулата: «Мы не можем ждать милостей от природы, взять их у нее — наша задача». Вспомним хотя бы научно-популярные книги о своей стране, где постоянно повторялось, скажем, что наши леса так обширны, что на их пространстве можно уместить 20 Италии и 200 Бельгии, или что на­ши черноземы занимают территорию, в четыре раза превышающую площадь Франции.

Теперь уже хорошо известно, к каким поис­тине устрашающим последствиям привели по­добные взгляды. Хорошо, что многое уже сде­лано и делается для преодоления географиче­ского нигилизма в сознании и действиях миллионов людей. Однако нельзя забывать и о том, что в условиях фактического господства этой концепции выросло не одно поколение на­ших сограждан, переориентацию которых на новые человеческие ценности нельзя осущест­вить в очень короткие сроки. Тем более важно воспитание молодежи уже в новом «ключе».

В свое время Н. Н. Баранский написал: «Практически же географический фатализм вреден тем, что, придавая абсолютное, решаю­щее значение природным условиям, создает та­кое умонастроение, что судьба каждого народа раз и навсегда предопределена природными ус­ловиями его страны»¹. Здесь же он писал и о географическом нигилизме, который теорети­чески неправилен тем, что, отрицая какое бы то ни было значение природных условий и вы­рывая человеческое общество из материальной среды его существования и развития, немину­емо ведет к идеализму. Можно сказать, что фа­тализм и нигилизм — это две крайности, кото­рых нужно стараться избегать.

Географические границы обитания человека расширялись в строгом соответствии с размещением природных ресурсов и характером природных условий. В очень древние времена районы с теплым и влажным климатом изобиловавшие биологическими ресурсами, служили важнейшими центрами притяжения для первобытных людей. И сегодня территориальная дифференциация природных ресурсов и условий самым непосредственным образом сказывается на расселении людей, на укладах их жизни и культуре, на эффективности экономики и т.д.

Каждый классификационный вид природных ресурсов имеет давно разработанные собственные критерии и схемы регионализации. Напри­мер, почвенные ресурсы в зависимости от результата взаимодействия организмов и продуктов их жизнедеятельности с горными породами и продуктами их выветривания принято дифференцировать на множест­во типов: тундровые глеевые, подзолистые, дерново-подзолистые, бурые и серые лесные, черноземы, торфяно-болотные, аллювиальные, горно-тундровые почвы и др. Естественно, что идентификация доста­точно обширных почвенных регионов предполагает определенную сте­пень генерализации местных почвенных разностей, потому что в преде­лах таких ареалов обязательно имеются «посторонние» включения. (Заметим, что почвенные регионы могут определяться и по другим кри­териям: крутизне склона, дренажу, направлению сельскохозяйственно­го использования и т.п.)

Аналогичным образом осуществляется регионализация минераль­ных, лесных и других видов ресурсов. Весьма распространены и попыт­ки комплексной, или «синтетической», природно-ресурснои регионали­зации стран и территорий (иногда — с экономической оценкой общего природно-ресурсного потенциала в балльной, индексной и стоимостной формах).

Это относится также к созданию различных классификаций природных ресурсов. По степе­ни извлекаемости их обычно подразделяют на исчерпаемые (в том числе возобновляемые и невозобновляемые) и неисчерпаемые. Приме­няют и «природную классификацию», при ко­торой ресурсы подразделяют в зависимости от их принадлежности к той или иной сфере гео­графической оболочки (ресурсы литосферы, гидросферы, биосферы и др.). Широко распро­странена также классификация природных ре­сурсов по видам их хозяйственного использова­ния (ресурсы для промышленности, сельского хозяйства, рекреации и др.). Наиболее сложна и важна комплексная природно-хозяйственная классификация природных ресурсов.

Наконец, это относится и к созданию раз­личных научных концепций географического ресурсоведения.

В качестве первого примера можно привес­ти концепцию территориальных сочетаний природных ресурсов, выдвинутую А. А. Мин­цем еще в начале 1970-х гг. Под территориаль­ным сочетанием природных ресурсов (ТСПР) он понимал источники разных видов природ­ных ресурсов (минеральных, земельных, вод­ных и др.), которые расположены на опреде­ленной территории и объединяются общностью их фактического или перспективного исполь­зования в рамках одного производственно-тер­риториального комплекса. Им же была разра­ботана картосхема размещения ТСПР на всей тогдашней территории СССР.

В качестве второго примера приведем кон­цепцию природно-ресурсного потенциала тер­ритории. Под таким потенциалом (ПРП) пони­мают совокупность природных ресурсов опре­деленной территории, которые могут быть использованы в хозяйстве с учетом тенденций научно-технического прогресса. Суммарный ПРП территории оценивают либо в баллах, ли­бо в стоимостном выражении. В свою очередь, его подразделяют на частные ПРП - - мине­рально-сырьевой, земельный, водный, клима­тический и др. Отечественные географы рас­считывали такие потенциалы и для всей терри­тории страны, и для отдельных ее районов.

Совместно с экономистами географы стали проводить работу по составлению кадастров природных ресурсов, т. е. систематизированных сводов данных о земле (земельный кадастр), лесах (лесной кадастр), воде (водный кадастр). Эти кадастры послужили ос­обой для экономической оценки природных ресурсов, которая учитывает количество, качество, концентрацию, условия использования, географическое ~эложение ресурсов. Такую оценку можно произво­дить также и в денежной форме (стоимостная оценка), и в баллах (балльная оценка). По степени охвата различают покомпонентные (по отдельным видам ре­сурсов) и интегральные оценки.

Третий пример — предложенная И. В. Ко­маром концепция ресурсных циклов. Ресурс­ный цикл — это цикл превращения природных веществ, который включает в себя выявление, добычу, переработку того или иного природно­го ресурса и обратное возвращение в природу отходов этих процессов. И. В. Комар выделил шесть следующих ресурсных циклов: 1) энер­горесурсов; 2) металлорудных ресурсов; 3) не­металлического ископаемого сырья; 4) лесных ресурсов; 5) почвенно-климатических ресур­сов; 6) ресурсов дикой фауны и флоры. Как не­трудно заметить, первые три цикла связаны с невозобновляемыми, а остальные — с возоб­новляемыми природными ресурсами.