Общая и прикладная экология - Александр Челноков

• разработка или осуществление необходимых законодательных норм и других регулирующих положений для защиты и охраны находящихся в опасности видов и популяций.

К наиболее эффективным формам защиты природных экосистем следует отнести государственную систему особо охраняемых природных территорий (ООПТ).

Особо охраняемые природные территории – участки суши или водной поверхности, которые в силу своего природоохранного и иного назначения полностью или частично изъяты из хозяйственного пользования и для которых установлен особый режим охраны.

К таким территориям можно отнести: государственные природные заповедники, в том числе и биосферные, национальные парки, природные парки, государственные природные заказники, памятники природы, дендрологические парки и ботанические сады.

Охрана и использование ООПТ осуществляется на основании Закона Республики Беларусь «Об особо охраняемых природных территориях».

В стране для сохранения биоразнообразия существует сеть ООПТ, имеющих международное значение. К ним относятся восемь рамсарских территорий (республиканские заказники «Ольманские болота», «Средняя Припять», «Званец», «Споровский», «Освейский», «Котра», «Ельня», «Простырь»), на которых осуществляется изучение и охрана болот; трансграничные ООПТ (заказники «Прибужское Полесье» и «Котра») и биосферные резерваты.

Благодаря созданию всех этих ООПТ в стране сохраняются уникальные ландшафты и населяющие их виды животных и растений. Всего в Беларуси взято под охрану 2358 мест обитания и произрастания 355 редких видов животных и растений.

В стране ведется реестр ООПТ. Основной целью этих документов является формирование Национальной экологической сети. При этом ООПТ рассматриваются в качестве ее основных элементов. Разработана также первая автоматизированная база данных ООПТ республиканского значения на основе цифровой карты в масштабе 1:200 000 с использованием ГИС-технологий (географическая информационная система).

1.6. Принципы теории систем в экологии

В основе современной экологии лежит понятие системы. Экологическая система – главный предмет экологии.

Существуют некоторые общие принципы, позволяющие составить единый алгоритм для изучения технических, биологических, социальных, любых иных систем, объединенные в общую теорию систем.

В XX в. понятие системы становится одним из ключевых философско-методологических и специально-научных понятий. Основоположником общей теории систем является Людвиг фон Берталанфи (1969).

Согласно общей теории систем под системой понимается некая мыслимая или реальная совокупность частей (элементов) со связями (взаимодействиями) между ними.

Существует ряд общих характерных черт любой системы.

1. Свойства системы невозможно понять лишь на основании свойств ее частей. Решающее значение имеет именно связь или взаимодействие между частями системы. По отдельным деталям машины трудно судить о ее действии и назначении. Изучая по отдельности некоторые формы грибов и водорослей, нельзя предсказать существование их симбиоза в виде лишайника. Независимое рассмотрение законов человеческого общества и законов биоэкологии не позволяет судить о характере взаимоотношений человека и живой природы. Степень несводимости свойств системы к свойствам отдельных элементов, из которых она состоит, определяет эмерджентность (от англ. emergence – возникновение, появление нового) системы.

2. Каждая система имеет определенную структуру. Она не может состоять из абсолютно идентичных элементов; для любой системы справедлив принцип необходимого разнообразия элементов. Нижний предел разнообразия – наличие не менее двух элементов, верхний – бесконечность. Разнообразие зависит от числа разных элементов, составляющих систему, и может быть измерено. В экологии оно обычно оценивается по показателю К. Шеннона (о нем шла речь ранее).

3. Всякая система состоит из двух частей – самой системы и ее среды. При этом сила связей элементов внутри системы больше, чем с элементами среды. По характеру связей, в частности по типу обмена веществом и (или) энергией со средой, выделяют системы:

• изолированные – невозможен никакой обмен;

• замкнутые – невозможен обмен веществом, но обмен энергией возможен;

• открытые – возможен обмен и веществом, и энергией. Системы, между внутренними элементами которых и элементами среды осуществляются переносы вещества, энергии и информации, носят название динамических систем. Любая живая система (от вируса до биосферы) представляет собой открытую динамическую систему.

4. Преобладание внутренних взаимодействий в динамической системе над внешними определяет ее устойчивость, или способность противостоять изменениям. В технике известно, что если внешние силы, действующие на какой-либо механизм, оказываются больше сил механической связи между частями этого механизма, он неизбежно разрушается. Аналогично внешнее воздействие на биологическую систему, превосходящее силу ее внутренних связей и способность к адаптации, приводит к необратимым изменениям и гибели системы. Устойчивость динамической системы обеспечивается непрерывно выполняемой ею внешней циклической работой.

5. Действие системы во времени называют поведением системы. Изменение поведения под влиянием внешних условий называют реакцией системы, а более или менее стойкие изменения реакций системы – приспособлением (адаптацией). Адаптивные изменения структуры и связей системы во времени рассматривают как ее развитие, или эволюцию. Возникновение и существование всех материальных систем обусловлено их эволюцией. Самоподдерживающиеся динамические системы эволюционируют в сторону усложнения организации и возникновения системной иерархии – образования подсистем в структуре системы. При этом наблюдается определенная последовательность становления эмерджентных свойств (качеств) системы – устойчивости, управляемости и самоорганизации. Эволюция состоит из последовательного закрепления такой адаптации, при которой поток энергии через систему и ее потенциальная эффективность увеличиваются.

6. С возрастанием иерархического уровня системы возрастает и сложность ее структуры и поведения. Сложность системы определяется числом п связей между ее элементами:

Hn = lgn.

Обычно системы, имеющие до тысячи связей (0 < Hn < 3), относятся к простым; до миллиона связей (3 < Hn < 6) – сложным; свыше миллиона (Hn > 6) – очень сложным. Все известные природные биосистемы обычно очень сложны, в то время, как искусственные – простые или сложные.

Другой критерий сложности связан с характером поведения системы. Если система способна к выбору альтернатив поведения (в том числе и в результате случайного изменения), то такая решающая система считается сложной. Следствием увеличения сложности систем в ходе их эволюции является ускорение эволюции, все более быстрое прохождение ее стадий, равноценных по качественным сдвигам.

7. Важной особенностью эволюции сложных систем является неравномерность, отсутствие монотонности. Периоды постепенного накопления незначительных изменений иногда прерываются резкими качественными скачками, существенно меняющими свойства системы. Обычно они связаны с так называемыми точками бифуркации – раздвоением, расщеплением прежнего пути эволюции. От выбора того или иного направления развития в точке бифуркации очень многое зависит, вплоть до появления и процветания нового мира веществ, организмов, социумов или, наоборот, гибели системы. Даже для решающих систем результат выбора часто непредсказуем, а сам выбор в точке бифуркации может быть обусловлен случайной причиной.

8. Любая реальная система представляется в виде некоторого материального подобия или знакового образа, называемого, соответственно, аналоговой или знаковой моделью системы. Моделирование неизбежно сопровождается некоторым упрощением и формализацией взаимосвязей в системе. Эта формализация может быть осуществлена в виде логических (причинно-следственных) и (или) математических (функциональных) отношений.

В основе современной биологической картины мира лежит представление о том, что мир живого – это мегасистема высокоорганизованных систем. Биологическая система имеет свои характерные черты и особенности, которые присущи только живому. Известно, что любая система состоит из совокупности элементов (компонентов) и связей между ними (структуры), которые объединяют данную совокупность элементов в единое целое. Биологическим системам свойственны свои специфические элементы и особенные типы связей между ними. Элементы и компоненты биологических систем выражают дискретную составляющую живого.