< Попер   ЗМІСТ   Наст >

Пороги експлуатації природних систем

Пороги експлуатації природних систем відносно визначені лише для умовно закритих сукупностей, що не мають потужних входів і виходів.

Першим, кількісно найнезначнішим, еколого-енергетичним лімітом є зникаючий малий енергетичний вплив, що виступає як імпульс наслідків, які перевищують початковий поштовх у 106–108 разів. Такого роду зв'язки були передбачені космофізиком Р. Хеллуелом і досліджені Чун Гун Паком і Фрезером Смітом для залежності напруженості магнітного поля Землі від передачі електроенергії на великі відстані. Падіння його напруженості особливо чітко спостерігається в останні 80 років з часу появи перших ЛЕП (ліній електропередачі). При скороченні передачі електроенергії по вихідних днях реєструється деяка стабілізація в напруженості магнітного поля. Тижневої періодичності природного походження бути не може: тиждень вигаданий людьми для зручності числення часу. За збігом періоду появи перших великих ЛЕП з початком помітного падіння напруженості магнітного поля Землі і тижневих його коливань випливає гіпотетичний висновок, зроблений американськими вченими. Значення слабих енергетичних впливів, так званих тригерних ефектів, для природи усвідомлюється дедалі більшою мірою, тому теоретична цінність ліміту надто малих величин, що викликають мільйонне кратно більш могутні наслідки, безперечна. Потрібно лише врахувати, що енергія електромагнітного поля мала тільки порівняно з іншими енергетичними джерелами. Сама ж антропогенна зміна електромагнітного складника досягає тисяч і мільйонів разів.

Питання про тригерні ефекти дуже важливе і теоретично, і практично. Особливо гостро воно обговорюється у зв'язку з порогами впливу на організм (наприклад, горезвісні 35 бер як норматив радіаційної безпеки). З одного боку, неначе б мав діяти закон "все або нічого", але його вияв суто індивідуальний для окремих тканин і всього організму. Те, що для однієї живої тканини буде "нічого", для іншої "все". Яка ж із них найуразливіша, поки що невідомо. Тому доцільніше віддати пріоритет безпороговій гіпотезі радіаційної безпеки.

У теорії радіаційної безпеки приймається (робота вчених Нідерландів) величина індивідуального запобігання ризику між 10-6 і 10-8, тобто від одновідсоткової ймовірності реальної загрози загибелі дитини (1 випадок на 10 тис. дітей за рік) до величини, якою вже можна знехтувати (тобто для якої витрати на запобігання вірогідному ризику стають ірраціональними). Хоча ці нормативи розрахункові, а не емпіричні, привертає увагу ідентичність чисел за обговорення проблем малих енергій.

Наступним енергетичним порогом стійкості є зміна на 1%, правильніше в межах від десятих часток відсотка до декількох відсотків. Цей ліміт був докладно вивчений Η. М. Сватковим і В. Р. Горшковим. Речовинно-енергетично в температурних показниках зміна енергетики глобальної системи на 1% потенційно змінює загальну земну кліматичну ситуацію в середньому приблизно на 5–9°С за середньосвітової температури у 14,8°С (за іншими даними близько 17°). Фактична зміна температури була б набагато нижча через компенсаційні процеси, але все ж вельми істотна для функціонування біосфери.

Як випливає з більшості моделей клімату, "ліміт 1%" фактично становить 0,3–0,5%, а за інших процесів – менші величини. Назва "ліміт 1%" просто зручна, тим більше, що іноді (наприклад, в енергетиці анаеробних організмів) поріг якраз і дорівнює приблизно 1% (одне з чисел Л. Пастера).

У біоекології досить широко відомий так званий "закон 10%". Ліміт 10% також не абсолютний. Для деяких популяцій це 20 і навіть 30%, але лише в найрідших випадках більше за 50 і як правило в межах 70% від загальної маси або циклічного (річного) приросту популяцій. Штучне вилучення більше 70% приросту популяції на тлі природної загибелі від інших причин завжди в кінцевому результаті веде до повної деградації стаціонарної популяції жертви. Тому "закон 10%" має бути доповнений правилом, або лімітом 70%, четвертим у нашому ряду і другим речовинно-популяційним.

Перехід через ліміт 10% виводить речовинно-популяційну систему зі стаціонарного стану, а організменну систему призводить до деструкції. Очевидно, існує деяка порогова величина, за якої флуктуації в системах популяційного типу починають зростати, але деградація системи ще не відбувається. Ця величина поки не з'ясована на емпіричному матеріалі і тому не має узагальненого визначення.

Інтуїтивно або напівінтуїтивно вважається, що порушення 5% структур, що є в їх сукупності, тобто половини від 10%, ще не становить небезпеки. Саме такі критерії ризику для екосистем у разі радіоактивного забруднення прийняті в Голландії. Однак подібний показник допустимості порушень придатний лише для короткого часу. У тривалій перспективі еволюційні перебудови можуть у ході природних ланцюгових реакцій призвести до повної деградації середи або принаймні помітної її зміни.

Практикам захисту рослин відомо, що за масового розмноження шкідників, катастрофічного саморозширення популяцій, знищення навіть 90 ... 95% особин, іноді не веде до придушення чисельності шкідників. За протилежного нестаціонарного стану популяцій – їх самоскороченні – навпаки, вилучення 5 ... 10% особин може призвести до катастрофічних наслідків. Граничне саморозширення популяцій зазвичай не перевищує величин порядку 105 ... 106, дуже рідко 10® разів. Поріг саморозширення – п'ятий у списку лімітів.

Очевидно, енергетичний мінімум і максимум значущих змін в умовах саморегуляції природних систем Землі можуть бути визначені в рамках ±10° (108)-кратного посилення. Такий збіг мінімуму і максимуму цілком закономірний: в обох випадках нестаціонарність виникає на основі саморазвитку процесів за принципом "спускового гачка".

Таким чином, можна скласти перелік орієнтовних порогів експлуатації природних ресурсів і меж впливу на природні процеси (табл. 15.3).

Таблиця 15.3

Орієнтовні пороги експлуатації природних ресурсів

Впливи

Наслідки

Слабкі енергетичні ("спусковий гачок", тригерний ефект)

Поступова деградація системи з енергетичними наслідками, що в 106–108 раз перевищують імпульс

Зміна енергетики системи до 1% (на частки відсотка)

Вихід системи зі стаціонарного стану з кризовими для системи наслідками

Зміна енергетики системи більше ніж на 1%

Катастрофічні явища в системі, перехід її в іншу якість

Зміна маси речовини популяційної системи на 10% (5–17, до декількох десятків відсотків)

Допорогові впливи нешкідливі або корисні для популяційної системи, запорогові виводять її зі стаціонарного стану; організменна система руйнується

Вилучення 70% 25) маси або речовинно-енергетичного приросту в популяційній системі

Деградація системи популяційного типу до її загибелі

Виведення системи зі стаціонарного стану із розвитком її самороз- ширення

105 – 106 зворотне (іноді (108) саморозширення системи (проти "норми" – середнього рівня) із наступним кризовим зниженням маси значно нижче середньої

 
< Попер   ЗМІСТ   Наст >