Зарождение подходов к управлению ресурсами экологических систем: понятия устойчивости и жизнеспособности и их разделение К.С. Холлингом

Размещено на http://www.allbest.ru/

СПбГУ

ЗАРОЖДЕНИЕ ПОДХОДОВ К УПРАВЛЕНИЮ РЕСУРСАМИ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ СИСТЕМ: ПОНЯТИЯ УСТОЙЧИВОСТИ И ЖИЗНЕСПОСОБНОСТИ И ИХ РАЗДЕЛЕНИЕ К.С. ХОЛЛИНГОМ

Емельянова А.С. студентка

г. Санкт-Петербург

Аннотация

Данная статья знакомит с возникновением понятий жизнеспособности и устойчивости по отношению к биологическим системам, которые, в последствии, лягут в основу современных концепций развития. В работе проанализированы предпосылки выделения терминов, изложены их значения согласно исследованиям одного из основоположников экономической экологии - К.С. Холлинга. Проведено сравнение понятий как характеристик биологических систем на примере реальных экосистем суши. Особое внимание уделено значению разделения понятий для экосистемного менеджмента. биологический экосистемный менеджмент экосистема

Ключевые слова: экосистема, жизнеспособность, устойчивость, экосистемный менеджмент, управление ресурсами.

Abstract

This article reviews concepts of sustainability and resilience of biological systems that subsequently formed the basis for development strategies. The article analyses preconditions for the concepts emergence as well as its interpretation according to C. S. Holling studies. The concepts were compared by the case of terrestrial ecosystems. Particular attention was paid to the importance of dividing the two concepts in terms of ecosystem management.

Key words: ecosystem, resilience, sustainability, ecosystem management, resource management.

Основная часть

Первоначальные подходы к анализу поведения биологических систем в экологии тяготеют к количественным характеристикам сильнее, нежели чем к их качественным характеристикам. Подобную закономерность можно объяснить наследованием традиций анализа из смежных для экологии наук - в первую очередь физики, химии. В 1973 г в своей статье канадский эколог, основоположник экономической экологии Кроуфорд Стенли Холлинг заметил, что разработанные в рамках одной науки подходы могут стать губительными для другой науки [3].

Исторически, исследования систем в общем виде возникли достаточно давно. Автор первого труда по общей теории систем (XX век) Людвиг фон Берталанфи считал философские идеи XVII века относящимися к положениям теории систем [1]. Неподходящими для относительно новой науки количественные подходы анализа систем делают их слабые возможности вычленить причины колебаний каких-либо количественных показателей.

Данный факт кардинально сужает взгляд на биологические системы с точки зрения экологии. Таким образом, при отсутствии информации о причинах, становится невозможным предсказывать поведение биологических систем, а, значит, не представляется возможным получить доступ к регуляции этого поведения в будущем.

Так сложилось, что рассуждения о стабильности систем и её анализ подразумевают стабильность поведения систем. В экологии возникали некоторые трудности с тех пор как в математическом анализе стабильностью обозначают состояние, близкое к точке (положению) равновесия [3]; этот механизм был продиктован аналитическими сложностями при обработке поведения нелинейных систем на некотором расстоянии от положения равновесия [3]. С другой стороны, более общий взгляд на поведение систем затрагивал вопросы жизнеспособности и вероятности вымирания как характеризующие стабильность экосистемы. Для предотвращения возможного недопонимания К.С. Холлинг предлагает характеризовать поведение экологических систем двумя различными характеристиками: жизнеспособностью и устойчивостью [3].

Жизнеспособность определяет прочность и устойчивость связей внутри системы и является характеристикой (оценкой) способности системы переносить изменения каких-либо вариативных или статичных переменных (параметров) и при этом существовать [3]. В этом значении жизнеспособность является характеристикой самой системы, дающей оценку вероятности разрушения рассматриваемой системы (вероятности вымирания компонентов). Устойчивость в свою очередь обозначает способность системы возвращаться в равновесное состояние после временного воздействия на неё какого-либо неблагоприятного фактора [3]. Чем быстрее система возвращается в равновесное состояние и чем меньшим количеством колебаний (флуктуаций) в ней это сопровождается, тем более система стабильна. Устойчивость является характеристикой, иллюстрирующей силу и количество отклонений, возникающих в рассматриваемой системе при выходе за пределы равновесного состояния.

Принимая вышеперечисленные обозначения, можно сделать вывод о том, что жизнеспособность экосистемы может быть не сопряжена с её устойчивостью, в иных случаях выступать даже её антиподом. Система может быть крайне жизнеспособной, но при этом иметь множество флуктуаций, то есть быть не стабильной. Или наоборот, в гомогенных во времени и пространстве условиях окружающей среды экосистема переживает малое количество флуктуаций (то есть является стабильной), но при этом она мало жизнеспособна при любых изменениях параметров среды.

Наиболее яркие иллюстрации, показывающие различия между понятиями жизнеспособности и устойчивости принадлежат экосистемам, изменённым в результате деятельности человека. Одним из подобных примеров может стать проиллюстрированные в труде Брайана Уолкера и др. [6] наблюдения за динамикой луговых сообществ. Уолкер проводил исследование на южноафриканских лугах семиаридных районов, использующихся в естественных условиях в качестве пастбищ. Было установлено, что нагрузка на исследуемые районы была периодической и заключалась в выпасе травоядных животных. В результате, баланс экосистемы поддерживали две группы луговых трав: первая состояла из устойчивых к выпасу и засухам трав, ключевые свойства которых достигались за счёт наличия длинных корней, уходящих вглубь почвы, вторая была сгруппирована максимально производительными видами трав (наиболее эффективные преобразователи солнечной энергии в органический материал), которая представляла наибольший интерес для травоядных, но была восприимчива к засухам. Конкурентоспособность второй группы позволяла предотвращать засухи довольно долгое время, но время от времени конкурентоспособность засухоустойчивых трав превышала вышеназванную из-за растущей нагрузки. Таким образом, в экосистеме поддерживалось видовое разнообразие трав за счёт наличия комплекса регуляции взаимосвязанных функций: продуктивности с одной стороны и защиты от засух - с другой; эта экосистема была крайне жизнеспособной. С точки же зрения понятия устойчивости, устойчивой её назвать было трудно в виду постоянной смены преобладающих видов.

Однако, когда луга стали превращаться человеком в места выпаса преимущественно крупного рогатого скота, за счёт большей потребности в пище и, соответственно, более постоянного выпаса, характер нагрузки на луга изменился. Вместо чередования периодов интенсивного потребления трав с периодами восстановления лугов, воздействие стало менее интенсивным, но более постоянным. Как следствие, более чувствительные к засухам, более продуктивные травы получили преимущество перед засухоустойчивыми, экосистема становилась практически монодоминантной, приобретала устойчивость за счёт постоянства своего состава. Вследствие, трансформированная человеческой деятельностью экосистема не показала прежней жизнеспособности - луга были вытоптаны и потеряли свою продуктивность. Исходя из рассмотренного примера, можно заключить, что баланс между характеристиками жизнеспособности и устойчивости есть продукт эволюции системы и масштабов перенесённых ею колебаний (флуктуаций) [3].

Предложенная К.С. Холлингом взаимосвязь понятий могла разрешить конфликтующие взгляды учёных на значение биоразнообразия в стабильности экологических сообществ. Элтон [2] и МакАртур [4] в своих исследованиях показали, что устойчивость экосистемы практически прямо пропорциональна количеству связей между видами в трофической сети. При вымирании одного из видов, он может заменяться в сети экологическим эквивалентом (в том числе таксономически не близким: хищник-паразит) и не нарушать тем самым структуры сети питания. Однако, математический анализ взаимодействующих популяций Мея [5] показал, что связь между биоразнообразием и устойчивостью не всегда имеет место быть. Он доказал, что случайно выбранные комплексные системы в общем менее стабильны (и никогда не бывают более стабильными), чем выбранные менее комплексные системы [5]. Это может быть объяснено тем, что непостоянные численности популяций могут влиять на разнообразие видов и территориальную мозаичность, и, в результате, повышать жизнеспособность.

В последствии, разделение К.С. Холлингом жизнеспособности и устойчивости как характеристик поведения биологических систем поспособствует возникновению двух различных подходов к управлению ресурсами биологических систем. Так, понятие устойчивости уделяет особое значение равновесию системы, управлению событиями, которые могут быть предсказаны, и потреблению ресурсов с наименьшими последствиями (колебаниями, флуктуациями) для системы. Понятие жизнеспособности, в свою очередь, опирается на сохранение существования системы в той области значения эндогенных и экзогенных факторов, в которой эта система сохранит связи и характер взаимодействия между своими компонентами. Это понятие может обеспечивать стабильную максимальную продуктивность системы (например, в отношении возобновляемых ресурсов) при кардинальном сужении области жизнеспособности настолько, что любое непредвиденное воздействие, которое ранее могло быть компенсировано, становится пусковым механизмом для утраты структурной целостности данной системы.

Таким образом, значения характеристик устойчивости и жизнеспособности экосистемы имеют большое значение для её функционирования в условиях изменяющихся факторов среды. Область устойчивости несёт информацию о количестве продукции рассматриваемой экосистемы, которая может быть потреблена человеком без влияния на целостность данной системы. Устойчивость не подразумевает возможность системы эволюционировать, изменять свои параметры и переходить на иные уровни равновесного состояния. Границы же области, в которой система остаётся жизнеспособной, могут дать человечеству возможность создавать перспективные c точки зрения продуктивности биологические системы, для которых не обязательно будет знать точную экологическую ёмкость среды с целью предсказания результатов того или иного антропогенного воздействия. Необходимо будет знать лишь «качественную экологическую ёмкость» [3], иллюстрирующую способность системы компенсировать будущие явления в любой форме, в которой они только могут проявиться.

Литература

1. Берталанфи Л. Фон. 1969. Общая теория систем - обзор проблем и результатов. Системные исследования. Ежегодник. - Москва: «Наука» - 203 с.

2. Elton, C. S. 1958. The Ecology of Invasions by Animals and Plants. London: Methuen.

3. Holling C.S. 1973. Resilience and Stability of Ecological Systems, Annual Review of Ecology and Systematics. Vol 4: 1-23.

4. MacArthur, R. 1955. Fluctuations of animal populations and a measure of community stability. Ecology 36.

5. May, R. M. 1971. Stability in multi-species community models. Math. Biosci. 12:59-79

6. Walker, B. H., D. Ludwig, C. S. Holling, R. M. Peterman. 1969. Stability of semi-arid savanna grazing systems. Ecology 69:473-498.

Размещено на Allbest.ru