Давайте мыслить концептуально и жить в гармонии с природой

Очень часто такую естественную науку как экология называют гуманитарной или социальной наукой. Очевидно, подобная трактовка объясняется, прежде всего, тем, что неразумный в своих «взаимоотношениях» с природой человек сам спровоцировал массу ненужных и опасных для себя ситуаций, которые он «обозначил» как экологические проблемы. Теперь человека мучает тривиальный вопрос: хватит ли у него силы, знаний, опыта и времени, чтобы их решить.

Известно, что около десяти лет назад наше общество не совсем плавно перешло к рыночным отношениям. Поэтому все общество в целом и отдельные его представители вынуждены были менять свое мировоззрение, адаптируясь к новой шкале «общечеловеческих ценностей». В этих условиях в общественное сознание с помощью средств информации активно внедрялась мысль, согласно которой, живя по «новым понятиям», любые проблемы, в том числе и экологические, можно решить, если иметь на это деньги.

Одновременно с этим особо «непонятливым» и чрезмерно озабоченным «общечеловеческими проблемами» гражданам чиновники всех уровней доступно разъясняли, что денег на решение экологических проблем, скорее всего не найдется. Уловка удалась. Теперь у современно мыслящего человека термин «ресурсы» должен ассоциироваться, прежде всего, с таким понятием как финансы. Удивляет только то, что продвинутые в управлении ресурсами менеджеры напрочь забыли о том, что финансовые ресурсы по сути своей «вторичны», а «первичны» ресурсы природные. Причем последние, если верить школьным учебникам, бывают исчерпаемыми и невозобновимыми. Именно об этом сейчас следует крепко задуматься обществу, которое, исчерпав природные ресурсы, вынуждено будет, решая энергетическую проблему, по образному выражению одного из классиков «топить печку ассигнациями» в прямом смысле этого слова.

Очевидно, что при решении экологических проблем от иллюзорного лозунга: «Деньги решают все», придется отказаться. Любой современный грамотный менеджер понимает, что наличие финансовых средств – это одно из необходимых, но не достаточных условий решения проблемы. Помимо финансов необходим еще соответствующий уровень развития техники, позволяющий реализовать задуманное на практике, а также нужны специалисты с идеями, знаниями и навыками и желанием применить их на деле.

Как же все-таки приблизиться к решению таких глобальных экологических проблем как истощение природных ресурсов, загрязнение и деградация окружающей среды? По поводу ответов на эти вопросы единого мнения в рядах экологов нет. Считается, что на настоящий момент разрешимы экологические проблемы локального уровня, при условии, если на то есть воля и желание ответственных сторон.

Сложнее дело обстоит с глобальными проблемами. При анализе последних ученые и специалисты основываются на своем видении проблемы, интуиции и мировоззрении. Известно, что по своим мироощущениям и взглядам на жизнь люди делятся на оптимистов и пессимистов, прагматиков и идеалистов, догматиков и «творцов». Поэтому одни все воспринимают в черном цвете, а другие видят в розовых красках. Но и те, и другие могут оформить свое мировоззрение в виде стройной и логичной концепции.

Эту «разнородность» думающих и принимающих решение людей учитывает даже такая точная наука как математика. В теории выбора и принятия решений существуют оценочные критерии «оптимизма» и «пессимизма». Основывающийся на критерии «оптимизма» исследователь выбирает решение, исходя из условия, что «все будет хорошо», т.е. обстоятельства сложатся для него самым благоприятным образом. Пессимист же думает о том, чтобы не предпринять действий, которые только ухудшат ситуацию. Известно, что уже в течение десятилетий идут споры о серьезности и разрешимости проблемы «человек – окружающая среда» между так называемыми неомальтузианцами (обреченными пессимистами) и их оппонентами корнукопианцами (нереалистичными технологическими оптимистами). Например, неомальтузианцы по поводу истощения и деградации ресурсов высказывают следующие соображения: «Высокие темпы использования ресурсов и неоправданное количество отходов приводят к недопустимому истощению ресурсов, загрязнению и деградации среды; замены некоторым видам невозобновимых ресурсов мы, вероятно, не найдем». В ответ на это корнукопианцы возражают: «Мы не исчерпаем ресурсы, потому что сможем разведать новые месторождения, технологические нововведения смогут уменьшить истощение ресурсов и загрязнение среды до приемлемых уровней». По поводу роли человека на Земле неомальтузианцы придерживаются следующего мнения: «Человек должен сотрудничать с природой для обеспечения экономического роста, поддерживающего системы жизнеобеспечения Земли».

Корнукопианцы им возражают: «Завоевание природы человеком необходимо для обеспечения экономического роста». Естественно, что в споре сторон у каждой из них есть свои доводы и аргументы. В такой ситуации непонятно, какой путь выбрать человечеству: «назад к природе» или «вперед к высоко развитому технологическому обществу, в котором человек будет противостоять природе». Впрочем, зарубежные футурологи на всякий случай предусмотрели несколько сценариев развития будущего. Согласно первому сценарию произойдет смена типа культуры, и в мире утвердятся общества, способствующие устойчивому развитию Земли. Если же этого не произойдет, возможно развитие супериндустриального общества, позволяющего человеку устанавливать еще больший контроль над природой. Третий вариант предусматривает глобальный ядерный конфликт и возврат оставшихся в живых к истокам цивилизации.

Развитие должно быть устойчивым

Естественно, что любой трезво мыслящий человек, ознакомившись с перечисленными выше сценариями, придет к выводу, что человеческое общество должно стремиться к гармоничному сосуществованию с природой и со своей стороны сделать все необходимое для обеспечения устойчивого развития цивилизации на Земле. Возникает законный вопрос: «Как этого добиться и что непосредственно мешает человеку решить все проблемы сейчас и сразу?». Самый общий ответ на вопрос мы можем получить, если исследуем модель устойчивого развития. Согласно модели устойчивого развития, совершенствуя производство и решая чисто «потребительские» проблемы общества помимо необходимых ему «продуктов» производит еще массу загрязнений в виде отходов, которыми оно активно насыщает природную среду. Однако природная среда изначально обладала способностью перерабатывать или «ассимилировать» эти загрязнения, причем в строго определенных количествах. Поэтому решение экологических проблем зацикленных на удовлетворении своих потребностей людей состоит в том, чтобы не нарушать равновесие между вносимыми в среду и перерабатываемыми ею объемами загрязнений.

Короче говоря, не «подорвать» природные силы среды, гарантирующие нам переработку наших отходов. Исходя из этих условий, и следует подходить к проблеме «загрязнений». Что же касается разумного использования самих природных ресурсов, то здесь дело обстоит сложнее. Предложенная модель развития базируется на том, что возобновимые ресурсы следует активно восстанавливать, не нарушая исходного баланса между ежегодно расходуемым и возобновляемым объемом ресурса. Если же речь вести о невозобновимых ресурсах, то считается, что резервные возможности человечества — это те ресурсы, до которых на настоящий момент просто не дошли его руки, т.е. еще не разведанные ресурсы, а так же не добываемые на данный момент по причине отсутствия соответствующих средств для их добычи.

Решить проблемы нам мешают «пробелы» в знаниях

Концепции и теории помогают нам сформулировать лишь общие подходы к решению проблемы. Далее мы должны «детализировать» проблему и предложить адекватную конкретной реальной ситуации модель. Однако и здесь нас подстерегает масса неожиданностей. Реализовать наши возможности в этом направлении в случае экологических задач мешают нам наши пробелы в знаниях.

В среде «теоретиков» науки бытует мнение, что если у вас мало денег на полномасштабные натурные исследования, то стоит попытаться построить математическую модель, «прокачать» ее и получить искомые результаты в виде «информации к размышлению». Этот подход «теоретиков» не очень то приветствуют «практики-прикладники», для которых результат исследований — это точное число. Поэтому уделом «теоретиков», а также точками приложения их «знаний и сил» остаются модели и методы, на разработке и совершенствовании которых они и оттачивают свое мастерство. «Практиков» же интересуют вещи более утилитарные, их подходы к решению задач откровенно прагматичны, и они не пытаются ставить перед собой те проблемы, решение которых не принесет никакой ощутимой пользы и реальной выгоды.

Интересы «теоретиков» и «практиков» сталкиваются в различных областях науки. Например, сложившуюся к настоящему времени ситуацию в области экологии можно считать парадоксальной. С одной стороны, теоретиками разработано достаточно большое количество математических моделей, при создании которых делались попытки, как можно более адекватно отразить ту или иную существующую в природе экологическую ситуацию. С другой стороны, многие практические вопросы охраны окружающей природной среды математически сводятся к решению задачи выбора в условиях неопределенности и риска. Это означает, что на практике во многих случаях мы не можем получить точный численный ответ на интересующий нас вопрос. А ведь именно этот точный ответ и интересует экологов-практиков. Где же выход из сложившейся ситуации? На мой взгляд, примирить интересы теоретиков и практиков от экологии способна теория «пробелов» в знаниях о функционировании природных систем.

Общий концептуальный вывод из этой теории сводится к тому, что «пробелы» – это камень преткновения для практиков и серьезная, требующая своего решения задача для теоретиков. Для начала теоретикам и практикам следует признать объективность существования «пробелов», далее при решении конкретных задач постараться закрыть эти «пробелы», предварительно определив их природу.

Чем же объясняют существование «пробелов» теоретики? Во-первых, как они считают, все предлагаемые в рамках естественнонаучных теорий знания не носят универсальный характер, а подтверждаются лишь ограниченным числом натурных наблюдений. Эти знания представляют собой информацию о конкурирующих гипотезах, о качестве их проверки и о спектре применения. Во-вторых, в экологической практике реально существуют проблемы измерений наблюдаемых параметров. Однако оказывается, что все «пробелы» в знаниях можно классифицировать. Эта классификация и помогает решить проблему закрытия «пробелов».

Первая достаточно большая группа – это «пробелы» в знаниях, которые носят неизбежный характер. Поэтому алгоритм закрытия таких «пробелов» сводится к следующей последовательности действий. При экологических прогнозах все утверждения об условиях функционирования экологических систем обязательно сопровождаются вероятностными оценками, лучше всего, если указывается непосредственная степень экологического риска. Эти «риски» обязательно должны быть выявлены в ходе предварительных экологических исследований, а затем по мере возможности количественно определены. Затем показатели степени экологического риска включают во все возможные процедуры оценки состояния окружающей среды и прогноза ее изменения вследствие реализации тех или иных мероприятий. Таким образом, введение показателя экологического риска позволяет «закрыть» неизбежно существующий «пробел» в знаниях о функционировании экологических систем.

Следующая достаточно большая группа «пробелов» в знаниях обусловлена спецификой пространственного функционирования экосистем, и она условно может быть обозначена как «территориальный пробел». Чтобы закрыть этот «пробел», на начальном этапе экологических исследований, в ходе которых в дальнейшем пополняется информационная составляющая математической модели, четко очерчивают территориальные границы исследования. Для того чтобы это сделать, необходимо в полной мере задействовать все имеющиеся картографические материалы, на которые необходимо четко нанести границы исследования или ту область, применительно к которой в дальнейшем будут прогнозировать изменения в окружающей природной среде.

Еще одна большая группа пробелов — это так называемые «временные пробелы». Объясняется наличие этих пробелов тем, что экологические исследования применительно к одному и тому же объекту могут быть разделены существенным по времени интервалом. С этими пробелами поступают следующим образом. По возможности, исключают из дальнейшего рассмотрения все так называемые «экстраполяционные» области получения данных. Необходимые для дальнейшего использования данные подвергают предварительному отбору, применяя например, метод анализа временных рядов. Из рассмотрения исключают также данные, в отношении которых есть сомнения в их достоверности или подлинности. Иногда данные перепроверяют сразу несколькими способами.

Наличие следующей группы пробелов в знаниях объясняется «измерительными» проблемами. Это означает, что иногда исходные данные, которые предполагается использовать в дальнейшем при разработке моделей, получены при измерении и их фиксации различными приборами, исследователями или по различным методикам. Иногда эти данные носят чисто качественный характер. Что делать в этом случае? Рекомендуется определиться с едиными шкалами для оценки интересующих исследователя параметров. В том случае, когда часть данных носит качественный характер, возможно использование метода шкалирования качественных характеристик.

Простейшая интерпретация этого метода выглядит следующим образом: оценкам «хорошо», «удовлетворительно», «плохо» соответствует шкала со значениями "3", "2" и "1".
Еще одна группа пробелов в наших знаниях о функционировании экологических и природных систем объясняется несовершенством методической базы. Одним из универсальных средств борьбы с пробелами «методического» характера является применение системного анализа и развиваемых на его основе современных методов, например теории нечетких множеств.

Еще один путь постоянное совершенствование методов, применяемых в ходе экологических исследований и доведение их до уровня реальных методик. В общем случае для борьбы с «методическими» можно руководствоваться следующей схемой. Во-первых, рассмотреть, какие методы вообще могут быть использованы в данном случае. Во-вторых, определиться с возможными ошибками, которые имеют место при использовании данного метода. В-третьих, провести «работу над ошибками», выявив интервал («окно») для исследуемых параметров, в пределах которого – ошибки исключены. Далее следует определиться с областью достоверности результатов, получаемых с помощью применяемого метода и попытаться «распространить» эту область на используемые модели, зависимости и высказывания экспертов. Например, вы считаете, что достоверными будут результаты в пределах временного ряда в пределах 10 лет наблюдений, следовательно, все модели и зависимости будут у вас нормально функционировать в этом интервале, поэтому, «запредельными» данными, пользоваться не следует, так как это приведет к искажению искомого результата. На заключительном этапе метод реализуется в форме алгоритмов, в рамках которого четко и последовательно излагается вся процедура в форме конкретных действий, следующих друг за другом.

Таким образом, применение теории «пробелов» в знаниях на практике сводится к следующему. Необходимо сначала назвать «пробелы», затем их представить, а потом закрыть. При закрытии «пробелов» следует исходить из того, чем они обусловлены. «Неизбежные пробелы» закрывают, вводя вероятностные оценки и риски. Пробелы, возникающие вследствие территориальной и временной неопределенности, а также измерительных проблем, закрывают, определив рамки и границы исследования, а также с помощью иерархических структур и методов шкалирования. Методически обусловленных пробелов можно избежать, если идти по пути усовершенствования методической базы. «Своевременно неучтенные пробелы» закрывают, применяя системный анализ.
Еще один практический вывод, который можно почерпнуть из теории «пробелов» заключается в том, что с «пробелами» в знаниях необходимо научиться существовать. Это возможно, если правильно работать с базами данных, применять стохастическое моделирование и сценарии развития событий, использовать теорию нечетких множеств, вводить в модели и расчеты вероятности и риски. Все это означает, что в области экологии существует обширное поле деятельности для «теоретиков», которые и должны решать эти вопросы. «Практики» же должны примириться с неизбежным. Результаты их расчетов будут представлять собой не однозначно точные числа, а вероятностные величины или решения, получаемые на основе теории нечетких множеств. И ни у кого не должна вызывать сомнения целесообразность введения такого понятия как экологический риск.

Наличие же самой теории «пробелов» в знаниях способствует примирению «теоретиков» и «практиков» от экологии. «Теоретиков» она заставляет совершенствовать свои модели таким образом, чтобы получаемые с их помощью результаты, с одной стороны, были надежны и достоверны, а с другой ими бы свободно могли воспользоваться практики. А «практиков» она учит «подстраховываться», используя при расчетах вероятностные величины. Обывателя же эта теория учит тому, что не существует в природе силы, «окончательно и бесповоротно» разрешить все наши проблемы, а «игры с природой» не поддаются никакой логике и анализу, о чем уже давно предупреждали нас математики, специализирующиеся в области теории игр.

«Обновление» методов решения экологических проблем

Планомерно и досконально изучая природные явления, человек не только пополняет свой багаж естественнонаучных знаний, но и постоянно совершенствует методы «сбора информации» об окружающей его природной среде. Полученная «качественная» информация помогает человеку в критической ситуации принять разумное решение и защитить себя от стихийных сил природы, которые до конца ему еще не подвластны. Цунами, тайфуны, селевые потоки, землетрясения и наводнения — вот далеко не полный перечень «стихийных» сюрпризов природы. Защитить человека от них способны творения его рук, проектирование и управление которыми должно осуществляться на основе «обновленных» научных идей и методов. Рассмотрим подробнее эти «обновленные» методы для случая, когда мы имеем дело с таким стихийным природным явлением как наводнение.

Актуальность проблемы защиты побережья в настоящий момент объясняется тем, что за последние пятьсот лет природные катастрофы участились. Увеличились как частота, так и продолжительность наводнений. Вопрос о том, сохранится ли эта тенденция в дальнейшем, остается открытым. Проблемы прибрежных зон обостряются также вследствие их интенсивного использования в ходе хозяйственной деятельности и туризма. Поэтому специалисты, занимающиеся проблемами защиты побережья, должны учитывать интересы и запросы различных сторон, что требует грамотного менеджмента осуществления подобных проектов. Возможный конфликт заинтересованных в осуществлении проекта защиты побережья сторон может быть вызван противоречивыми целями проекта: с одной стороны, необходимо сохранение естественной природной ценности участка побережья, а с другой предполагается его использование в экономических и хозяйственных целях. При этом следует учитывать, что непосредственная защита побережья позволяет решить проблему ликвидации угрозы жизни человека и разрушения располагающихся на защищаемой территории объектов.

Рассматривая проблему в такой постановке, зарубежные ученые для ее решения предлагают использование новых методов, в частности применение «вероятностного подхода» при анализе риска функционирования сооружения и разработки стратегии риск-менеджмента проекта. Количественный анализ риска дает возможность разработать оптимальные стратегии эксплуатации защитного сооружения, например, дамбы, мониторинга ее состояния и борьбы с катастрофическими явлениями.
Применение таких методов в области защиты побережья широко дискутируется в настоящее время. Для того чтобы пояснить выше названный термин «вероятностный подход», обычно приводят следующий пример с дамбой. Предположим, что дамба, защищающая побережье от морского волнения, разрушилась вследствие катастрофического подъема уровня воды и территория, защищаемая дамбой, оказалась затопленной. Предположим также, что мы знаем формулу, которая точно описывает зависимость разрушения дамбы от величин уровня воды и высоты волны. Специалист, не использующий в своей практике вероятностные методы, применит эту формулу и точно скажет: разрушится дамба или нет. Если же встает вопрос о применении вероятностных методов, то автоматически возникает вопрос о «неопределенностях», используемых параметров и формул. Термин вероятностные методы происходит от английского “probability” и означает методы, которые в выше названном примере дают результат не «0» (дамба не разрушена) или «1» (дамба разрушена), а результат между нулем и единицей, обозначающий так называемую вероятность отказа конструкции. В противоположность вероятностному подходу при детерминированном способе существует простое противопоставление нагрузки на конструкцию и ее сопротивление этой нагрузке. Если в случае с нашей дамбой сопротивление больше чем нагрузка, то с детерминистических позиций положение дамбы надежно и вероятность отказа равна нулю. Вероятностный способ предполагает наличие «неопределенности» в обоих параметрах. Однако сами вероятностные методы не следует рассматривать как замену детерминированным, они являются их развитием и усовершенствованием. Следует сказать, что настоящему времени за рубежом разработаны не только новые общие концепции защиты морского побережья от наводнения, но и существуют современные методические и программные средства их реализации, практическая ценность которых не вызывает никакого сомнения, а заложенный в них алгоритм может достаточно широко использоваться при решении аналогичных задач.

Делайте ваши выводы, господа

От того, сумеет или нет человечество решить созданные им же самим экологические проблемы, зависит его «светлое» будущее. При этом от «меркантильного» подхода к решению экологических проблем человеку следует отказаться. Проблемы такого уровня только «финансовыми» методами не закрыть. Начинать человеку следует с активизации всех своих интеллектуальных возможностей, в первую очередь со способностей абстрагироваться до концептуального представления исходной ситуации и анализа «сценарных» вариантов развития событий. После чего следует подключать к делу весь свой практицизм и рационализм, моделировать конкретные ситуации, накапливать информацию, закрывать имеющиеся «пробелы» в знаниях, совершенствовать научные методы, «доводить» их до уровня конкретных методик и активно внедрять на практике.
_______________________
© Керро Наталия Ивановна