Надежность и устойчивость ПТС

С безопасностью экосистем и ПТС структурно взаимосвязана их надежность. Надежность природных и природно-техногенных экосистем систем — способность биогеоценозов практически безвременно функционировать (в пределах неизбежных флуктуаций) без резких изменений структуры и функций. Надежность представляет универсальный показатель качества ПТС — способность сохранять функциональную дееспособность в пределах допустимых отклонений негативных факторов.

Создана целая теория надежности систем, изобретены весьма остроумные способы ее сохранения и даже повышения. Чем больше абиотических компонентов в экосистеме или ПТС, тем ниже ее надежность. В живой природе все наоборот. Отсюда, для повышения надежности ПТС, сохранения их надежности необходимо строить техносферу по образцу и подобию природы, а точнее переносить свойства живой материи на машины, технику и технологии. При этом все чаще наблюдается отказ от традиционных методов, от жестких детерминированных структур связи и переход к гибким, перестраиваемым самоорганизующимся ПТС, компоненты которых имеют функционирующие обратные связи.

Моделируя надежность ПТС, необходимо четко представлять, что каждой системе нельзя задать несколько критериев оптимальности — только один. Обычно или ее делят на составные части, или выбирается основной — экологический критерий, для которого рассчитывается экстремальное (минимальное) изменение. В итоге у надежной самонастраивающейся системы нет жесткой программы, у нее есть критерий, обусловленный экологической целесообразностью и достаточностью.

При потере свойства надежности происходит деструкция экосистем (например, опустынивание экосистем, оползни и разрушение жилых или производственных зданий в пределах ПТС и т. п.).

Взаимодействие человека с окружающей природной средой может быть двояким — гармоничным или негативным, что определяется понятием устойчивости или равновесия экосистемы с точки зрения предельно допустимых норм воздействия или степени риска.

Устойчивость — это понятие характеризует одну из важнейших черт поведения различных систем в экономике, биологии, социологии, физике. Поэтому ему можно придать смысл и в мировоззренческом философском контексте. Понятие «устойчивость» применяется для характеристики постоянства какой-либо черты (состояния или последовательности событий) изучаемой системы, т. е. ее неизменности.

Математически строгое определение устойчивости было введено А. М. Ляпуновым, которое широко используется в компьютерном моделировании. В соответствии с ним траектория будет устойчивой, если для сколь угодно малого предельного отклонения, определяющего коридор устойчивости, можно указать такие ограничения для возмущений, при которых система не выйдет из этого коридора. И еще, при анализе устойчивости, мы должны выбрать значимые параметры и допустимые пределы их колебаний. Одновременно выделяются (при возможности) факторы, относительно которых система сохраняет устойчивость. Это не противоречит известному положению Аристотеля о том, что «благо везде и повсюду зависит от двух условий: 1) правильного определения конечной цели и 2) отыскания соответствующих средств, ведущих к конечной цели».

В геоэкологии понятие устойчивости связывают со свойством, внутренне присущим ПТС и характеризующим способность:

• — выдерживать до определенных пределов изменения, создаваемые внешними воздействиями (например, техногенные воздействия при строительстве метро на геодинамическую устойчивость геологической среды);
• — оказывать сопротивление внешним, в том числе техногенным воздействиям;
• — обладать возможностями к восстановлению и самовосстановлению экосистем и ПТС.

При реализации концепции устойчивого развития возник целый ряд проблем, которые требуют удовлетворяющего решения. Это и расширение масштабов деятельности человека, и приемлемый средний уровень благосостояния среднего землянина и т. п. Эра количественного прогресса, провозгласившего принцип «выше, дальше, быстрее», завершился. Если развивающиеся страны возьмут стандарт благосостояния развитых, то невозобновляемых ресурсов потребуется в сотни раз больше, чем теперь. Это приведет к катастрофе не далее, чем через 10 лет.

Концепция устойчивого развития предполагает проведение небывалой по масштабам работы по выбору и реализации направления прогресса общества и биосферы, их совместной эволюции, смысла истории. Эти категории еще вчера были в числе вечных проблем, а сегодня их исследование очень актуально, и на них сосредоточены основные усилия ученых. Человечеству нужен стратегический выбор, а он является и ответственным и необычайно сложным. Так, наглядное развитие в экологии, как и в математике, выражается переходом к пространству все большей размерности. В ходе истории биосферы и человечества при исчерпании возможностей, доступных в данном пространстве, должен происходить переход к очередному пространству с большим числом измерений. В целом, рождается новая реальность со своими социальными, духовными и экономическими сферами.