Тема 2. Природа и человек: системный подход
Общие понятия. Свойства сложных систем. Основные параметры систем. Системные законы экологии: о всеобщей связи вещей и явлений в природе и человеческом обществе, о сохранении массы вещества, необратимости и ускорения эволюции, о главном критерии эволюционного отбора и ограниченности ресурсов.
Причинные связи и системное поведение. Система “Человек – экономика – биота – среда”: компоненты, отношения в системе, ее состояние. Модель экосистемы. Типовые части модели.
При изучении темы 2 необходимо обратить внимание на три основных вопроса: особая роль человека в природе как биосоциального существа, суть системного подхода и общие законы взаимодействия в системе “природа-человек”.
Человек, как вид живого, появился совсем недавно – не более 3-х млн. лет назад (Гоминиды).
Линия эволюции человека выстраивается следующим образом:
-человек “умелый” – австралопитек, появился 2-3 млн. лет назад;
-человек “прямоходящий” – питекантроп, жил 1-0,5 млн. лет назад;
-неандерталец – появился 150-40 тыс. лет назад;
-человек “разумный” (Homo Sapiens) – сформировался 40-15 тыс. лет назад (ранний неолит).
На первых этапах развития человек занимал в природе, как и другие представители живого мира, свою нишу и мало влиял на окружающую природную среду. Но в процессе конкурентной борьбы за выживание на последующих этапах эволюции появившийся новый вид Homo Sapiens в отличие от своих предшественников стал использовать свой метод борьбы за выживание – приспособление своих жизненно необходимых потребностей к окружающей среде путем ее изменения. Способ изменения – развитие культуры в широком смысле этого слова. В начале это было изготовление человеком простейших каменных орудий, а затем – их усложнение и появление новых: лука со стрелами, автоматические ловушки для поимки животных и птиц, использование огня и изобретение метода его получения, строительство жилищ, на этапе индустриальной цивилизации – развитие производственной техники и энергетических машин и т.д и т.п.
Отношения в системе “человек – природа” в отличие от отношений в системе “животный мир – природа” приобрели двоякий характер помимо отношений непосредственного вида, как у любого организма, – биологического обмена веществ и энергии в процессе питания, дыхания, движения и т.д.; появились отношения опосредованные.
Опосредованные отношения в системе “человек – природа” представляют собой такой способ взаимодействия человека с природными системами, когда в процессе обмена вещества и энергии между человеком и природой включается такой элемент системы, как техника. В этом случае процесс начинает развиваться в соответствии с принципом действия положительной обратной связи. Чем масштабнее становится изменение техники, тем большая масса природных ресурсов вовлекается в процесс, а это, в свою очередь, вызывает дальнейшее совершенствование техники.
Человек, создающий и использующий во все возрастающих масштабах технические средства, превращается в мощную по отношению к природе силу из-за безудержного потребления природных ресурсов и порождения огромного количества отходов, загрязняющих землю.
К тому же цивилизация, ориентированная на материальное производство, порождает потребности, в которых, как горько шутил Марк Твен, “нет никакой потребности”. В этом случае человек разрушал природу не только вокруг себя, но и в самом себе.
Следующий вопрос – системность экологии и системный подход.
Если вспомнить определение понятия “экология”, которое было рассмотрено в теме 1, то увидим, что это понятие раскрывается через понятие “система”.
В связи с этим – несколько положений из общей теории систем, имеющих значение при рассмотрении вопроса о системности современной экологии как науки.
Система – некоторая совокупность взаимодействующих элементов, составляющих целостное образование. Наличие взаимодействия – весьма важный системообразующий фактор. Поэтому груда камней – совокупность, но не система. Следовательно, можно сказать: любая система – совокупность, но не всякая совокупность – система.
Все многообразие окружающего человека мира можно рассматривать как то или иное сочетание элементов трех последовательно возникших иерархий: физико-биологической (или природной), социальной и технической.
Физико-биологическая иерархия включает все элементы природных систем – от атома и его частиц до галактик и вселенной; социальная иерархия – от отдельного человека, семьи – до человечества в целом; техническая – от отдельных инструментов (простейших орудий), машин, производственно – технологических комплексов, – до техносферы в целом.
Комбинации элементов этих трех иерархий как раз и образуют многоуровневые системы в природе и обществе, изучением которых занимается современная экология.
Для управленцев особый интерес представляют так называемые социо-природные системы, поскольку именно их функционирование связано с антропогенным воздействием на природную среду.
Все системы могут быть разделены по разным признакам. В частности, их часто делят по характеру взаимодействия друг с другом на открытые, закрытые и замкнутые системы. Взаимодействие осуществляется через связи, которые могут быть вещественными, энергетическими и информационными.
Для открытых систем характерен обмен как энергией, так и веществом. К этой группе относятся почти все системы, включающие живое вещество.
Закрытые системы обмениваются энергией, а замкнутые – изолированы как от энергии, так и от вещества, находящихся вне системы.
Связи между взаимодействующими системами бывают прямыми и обратными.
Прямой называют такую связь, при которой одна система действует на другую без ответной реакции. Например, воздействие Солнца на Землю в виде потока энергии не сопровождается какой-либо ответной реакцией Земли.
При обратной связи действие какой либо системы (или элемента системы) сопровождается реакцией противодействия. Обратные связи бывают положительными и отрицательными. Обратная положительная связь ведет к усилению процесса в системе (ввод наркотиков в организм приводит к усилению желания употреблять наркотики). Действие отрицательной обратной связи связано с появлением противодействия, что обеспечивает состояние динамического равновесия в совокупной системе (работа регулятора Уатта в паровой машине). Этот вид обратной вязи – отрицательная обратная связь – наиболее распространенный и очень важный вид взаимодействия элементов в живых системах природы. Она обеспечивает устойчивость экосистем в природе.
Наиболее общие свойства сложных систем: эмерджентность, принцип необходимого разнообразия элементов, устойчивость и принцип эволюции.
Эмерджентность – (англ. эмердженс – возникновение нового) заключается в том, что свойства системы как целого не являются простой суммой свойств составляющих ее частей (элементов).
Принцип необходимого разнообразия элементов гласит: система не может состоять из абсолютно одинаковых элементов, поскольку в этом случае отсутствуют причины для установления между ними взаимодействия.
Устойчивость: взаимодействие между элементами, входящими в систему, по своему потенциалу превосходит их взаимодействие с элементами, не входящими в данную систему, что и обеспечивает способность системы к самосохранению.
Принцип эволюции: возникновение и существование всех систем обусловлены эволюцией. Самоподдерживающиеся динамические системы эволюционируют в сторону усложнения организации и возникновения системной иерархии – возникновения подсистем.
Приведенные положения общей теории систем находят широкое применение при анализе истоков современных экологических проблем и являются основой научного метода их рассмотрения – метода системного подхода. Его определение:
«Системный подход – методическое направление в науке, при котором анализируемый объект рассматривается как некоторая система и одновременно тот же анализируемый объект сам исследуется как элемент более сложной системы, в которую он входит.»
При рассмотрении анализируемого объекта как некоторой системы на начальном этапе системного подхода определяются:
-элементы объекта, образующие систему, их характеристики, целевые функции и другие показатели;
-отношения (взаимосвязи) между элементами; они могут быть в виде потоков вещества, энергии или информации;
-граница системы (условная линия, охватывающая те же элементы, связи между которыми обуславливают существование системы, обеспечивают ее устойчивость);
-вход и выход системы – отношения анализируемой системы с другими системами; “вход” и “выход” различаются направлениями действия связей;
-окружение системы – все другие системы;
-реальное окружение – все другие системы, с которыми имеются отношения (взаимосвязи) того или иного вида;
-состояние системы – совокупность ее свойств и параметров на данный момент времени.
Наиболее широкое использование системный подход находит при исследовании поведения сложных динамичных объектов – многоуровневых открытых систем, к которым относятся практически все экологические структуры в живой природе и обществе.
К таким весьма сложным динамически развивающимся структурам относится и такая суперсистема, как ЧЭБС – “человеческое сообщество (Ч) – машинное производство (экономика) (Э) – живая природа (биота) (Б) – окружающая среда (С)”. Изучение этой системы – крайне сложная задача, и ее точное решение при современных возможностях вычислительной техники пока еще не осуществимо.
Экология располагает лишь самыми общими зависимостями, связанными с фундаментальными законами природы и рядом многочисленных правил, теорем и принципов частного характера, отражающих поведение экосистем или их элементов при действии различных факторов.
Наиболее общие экологические зависимости известны как законы Б.Коммонера, которые в экологической учебной литературе часто приводятся в форме афоризмов:
1-й закон: “Все связано со всем”.
2-й закон: “Все должно куда-то деваться”.
3-й закон: “Природа знает лучше”.
4-й закон: “Ничто не дается даром”.
Общее число частных экологических обобщений различной формы, а именно принципов, правил, законов и теорем весьма велико. Так, Ю.Одум в книге “Основы экологии”(1975г.) перечисляет 66 основных обобщений (принципов и законов), а Н.Ф. Реймерс в своем труде “Надежды на выживание человечества. Концептуальная экология” (1992г.) приводит уже 250 экологических закономерностей, определяющих те или иные процессы взаимодействия элементов в экологических системах. Нарушение человеком законов взаимодействия в общей системе “природа – человек”, начавшееся в то историческое время, когда человек стал монополистом в экологической нише консументов, царем природы, привело к появлению, а затем и интенсивному росту кризисных процессов в окружающей природной среде, а на сегодня – к устойчивому экологическому кризису глобального масштаба.
- Дать определения основным понятиям системы.
- Каковы общие свойства систем?
- Как определяется сложность системы?
- Как рассчитывается оценка относительной организации систем?
- Какова сущность системного закона о всеобщей связи вещей и явлений в природе и в человеческом обществе? Какова его роль в экологии?
- Какова роль закона сохранения массы в экологии?
- Какова сущность закона о цене развития? Каково его значение в экологии?
- Каков главный критерий эволюционного отбора? В чем сущность закона ограниченности ресурсов?
- Какова роль положительных и отрицательных обратных связей в системе?
- Каков конкретный состав компонентов динамической суперсистемы «человек-экономика-биота-среда»? Дать конкретную характеристику связей и поведения этой суперсистемы
Источник